Изобретение шестеренок размером меньше волоса, приводимых в движение светом

Шведские ученые создали крошечные шестеренки, работающие от лазерного луча. Они настолько малы, что могут поместиться внутри человеческого волоса.

Микрошестерни, работающие на свету, могут произвести революцию в медицине. Фото: Гань Ван

Исследователи из Гётеборгского университета (Швеция) успешно создали микроскопические шестерёнки, работающие от лазерного света. Это достижение открывает возможность создания самых миниатюрных двигателей, способных поместиться внутри волоса и даже работать в масштабах человеческой клетки.

В публикации в журнале Science News группа сообщила, что они спроектировали шестерни диаметром всего 0,016 мм, что меньше среднего диаметра человеческого волоса.

Ранее миниатюризация шестерён ограничивалась размером 0,1 мм, поскольку было невозможно создать механические приводы достаточно малого размера для работы. Однако исследователи из Гётеборга преодолели этот барьер, заменив традиционные приводы… лазерным излучением.

Шестерёнки изготовлены из кремния, напечатанного непосредственно на микрочипе с помощью фотолитографии, а затем покрыты слоем «оптических метаматериалов» – наноструктур, способных улавливать и контролировать свет. При воздействии на них лазерного луча шестерёнки начинают вращаться. Интенсивность света определяет скорость, а изменение поляризации лазера позволяет регулировать направление вращения.

Это означает, что исследователи приблизились к созданию «микродвигателей», работающих на свете.

«Мы создали систему передачи, в которой приводимые в движение светом шестерёнки могут приводить в движение цепочку шестерёнок. Они также могут преобразовывать вращательное движение в поступательное, создавать периодическое движение или управлять микрозеркалами для преломления света», — сказал доктор Гань Ван, ведущий автор исследования.

По его словам, преимущество этого метода заключается в возможности интегрировать миниатюрные устройства непосредственно в чип и управлять ими, используя только свет, без физического контакта. Это позволяет легко масштабировать систему до более сложных микромеханических систем.

«Это совершенно новый подход к механике в микроскопическом масштабе. Заменив громоздкие сочленения лёгкими, мы преодолели габаритный барьер», — подчеркнул он.

Поскольку размеры шестерёнок могут составлять всего 16–20 микрометров, что соответствует размеру многих человеческих клеток, потенциал их медицинского применения становится чрезвычайно широким. Гань Ван предполагает, что эти световые двигатели будут действовать как крошечные насосы в организме, помогая регулировать микропотоки или превращаясь в микроскопические клапаны, способные точно открываться и закрываться.

Помимо медицины, данная технология может также применяться в системах «лаборатория на чипе», управляя светом, манипулируя микроскопическими частицами или разрабатывая оптические устройства нового поколения.

Вернуться к теме

МИНЬ ХАЙ

Источник: https://tuoitre.vn/phat-minh-banh-rang-nho-hon-soi-toc-chay-bang-anh-sang-20250921235938555.htm