Ученые создали самые маленькие двигатели, работающие от света, которые помещаются внутри пряди волос

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