Удивительно, но этот крошечный мотор настолько мал, что может поместиться «внутри волоса».
Исследователи из Университета Гётеборга объявили об интересном изобретении: «самый маленький мотор на чипе в истории».
Удивительно, но этот крошечный мотор настолько мал, что может поместиться «внутри волоса».
Невероятно маленькие моторы используют световые шестерни для преодоления десятилетнего барьера в разработке микромашин.
Шестерни являются важной частью различных технологий, таких как часы, автомобили, роботы и даже ветряные турбины. Инженеры пытались создать следующее поколение шестерен, так как машины становятся всё меньше.
Более 30 лет попытки создать меньшие шестерни для микро-двигателей застряли на размере 0,1 миллиметра. Основным препятствием была невозможность создать необходимые механические приводы ещё меньшего размера.
Однако это новое развитие полностью обходит эту проблему, отказываясь от традиционной механики и используя лазерный свет для движения шестерен.
«Это принципиально новый способ мышления о механике на микроскопическом уровне. Заменив громоздкие соединения светом, мы наконец можем преодолеть барьер размеров», — сказал Ган Ванг, первый автор исследования и исследователь в области физики мягких материалов в Университете Гётеборга.
Световой привод шестерен
Инновационный микромотор опирается на передовые материалы. Команда изготовила кремниевые шестерни с использованием специального оптического метаматериала прямо на микрочипе.
Эти крошечные, структурированные элементы разработаны для захвата и управления светом на наноуровне.
Шестерни приводились в движение с помощью лазера, направленного на метаматериал.
Управление этими крошечными шестернями является как точным, так и интуитивным. Интенсивность лазерного света напрямую контролирует скорость вращения шестерни, а направление вращения можно мгновенно изменить, изменив поляризацию света.
Этот бесконтактный метод управления является большим преимуществом, так как устраняет необходимость в любых физических соединениях с мотором, делая его высокомасштабируемым.
«Мы создали зубчатую передачу, в которой световая шестерня приводит в движение всю цепочку. Шестерни также могут преобразовывать вращение в поступательное движение, выполнять периодические движения и управлять микроскопическими зеркалами для отклонения света», — добавил Ванг в пресс-релизе от 18 сентября.
Возможность интегрировать эти моторы прямо на чип и питать их светом открывает огромные перспективы.
Применение в медицине
Исследователи сейчас представляют будущее, в котором эти микро- и наномашины смогут манипулировать малыми частицами, управлять светом или интегрироваться в продвинутые системы «лаборатория на чипе» для научных и медицинских исследований.
Будущие медицинские устройства могут быть изготовлены с шестернями размером всего 16–20 микрометров — размер, сравнимый с человеческой клеткой.
Эти крошечные машины могут использоваться в качестве насосов или клапанов внутри человеческого тела для регулирования различных потоков.
«Мы можем использовать новые микромоторы в качестве насосов внутри человеческого тела, например, для регулирования различных потоков. Я также изучаю, как они функционируют как клапаны, которые открываются и закрываются», — заключил Ванг.
Однако это пока только прототип мотора, и для того чтобы разработка была использована в будущих устройствах, может потребоваться несколько лет.
Перевод оригинального материала: Мир КБ