Mikromotory w mikro- i nanomaszynach

Szwedzka grupa naukowców opracowała zasilany laserem silnik o wielkości mierzonej w mikrometrach. To nowy sposób myślenia o mikromotorach – twierdzą badacze.

Zasilany laserem silnik

.Jak zwracają uwagę naukowcy z Uniwersytetu w Göteborgu, od dekady próbuje się tworzyć coraz mniejsze przekładnie, aby móc konstruować różnego rodzaju mikrosilniki. Jednak postęp zatrzymał się na poziomie 0,1 milimetra, ponieważ nie było możliwe zbudowanie jeszcze mniejszych układów napędowych, potrzebnych do wprawienia mechanizmu w ruch.

Szwedzka grupa pokonała ten próg dzięki wykorzystaniu zasilania świetlnego. Eksperci pokazali, że mikromaszyny mogą być napędzane przez optyczne metamateriały – małe, wzorzyste struktury zdolne do wychwytywania i kontrolowania światła w skali nanometrów. Za pomocą tradycyjnej litografii wytworzyli koła zębate z metamateriałem optycznym wykonanym z krzemu. Średnica koła zębatego wynosiła zaledwie kilkadziesiąt mikrometrów. 

Oświetlając metamateriał laserem, badacze mogą wprawić koło zębate w ruch obrotowy. Intensywność światła kontroluje prędkość, natomiast kierunek obrotu można zmieniać, modyfikując polaryzację światła.

– Zbudowaliśmy przekładnię, w której koło napędzane światłem wprawia w ruch cały łańcuch. Koła zębate mogą również zamieniać ruch obrotowy na liniowy, wykonywać ruchy okresowe oraz sterować mikroskopijnymi lustrami w celu odchylania światła – mówi pierwszy autor badania, Gan Wang. – To jest zupełnie nowy sposób myślenia o mechanice w mikroskali. Zastępując masywne sprzęgła światłem, możemy wreszcie pokonać barierę rozmiaru.

Dzięki tym postępom można zacząć sobie wyobrażać sobie mikro- i nanomaszyny, które mogą kontrolować światło, manipulować małymi cząstkami lub być integrowane z przyszłymi systemami typu laboratorium na chipie. Koło zębate może mieć zaledwie 16-20 mikrometrów średnicy, a istnieją komórki ludzkie o podobnych rozmiarach. 

Tego typu układy mogą więc znaleźć zastosowania medyczne. – Możemy wykorzystać nowe mikrosilniki jako pompy wewnątrz ludzkiego ciała, na przykład do regulowania różnych przepływów. Przyglądam się też, jak działają jako zawory, które otwierają się i zamykają – mówi Gan Wang.

Jak badania naukowe zmieniają nasz świat

.Profesor nauk technicznych, wiceprzewodniczący Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC), Andrzej JAJSZCZYK, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Trudno jest przecenić rolę badań naukowych w tym, co osiągnęła nasza cywilizacja. Wyniki pracy naukowców spowodowały, że żyjemy dziś znacznie dłużej niż jeszcze sto lat temu, głód stał się udziałem wyłącznie osób mieszkających w krajach upadłych i nękanych wojnami, podróże po całym świecie są już dostępne prawie dla każdego, przynajmniej w krajach bogatszych, a tania łączność zmieniła życie miliardów ludzi, nawet w najbiedniejszych zakątkach naszego globu. Dzięki badaniom naukowym nie tylko wiemy, jak żyli nasi przodkowie tysiące lat temu, ale także, jak funkcjonują rynki i co wpływa na nasze zbiorowe działania. Nauka służy także zaspokajaniu naszej zwykłej, ludzkiej ciekawości, przy okazji pozwalając odkrywać rzeczy, które dają szanse na zmianę naszego życia na lepsze. Co prawda nie zawsze chcemy czy umiemy skorzystać z tego, co nam podpowiada nauka, ale w krajach, które to potrafią, żyje się na ogół znacznie lepiej niż tam, gdzie badania naukowe się lekceważy”.

„Niestety, coś, co wielu nazywa postępem, ma też swoje ciemne strony. I jakkolwiek wyniki badań naukowych bywają używane także w złej wierze bądź ich niewłaściwe czy po prostu nierozumne zastosowanie prowadzi do opłakanych skutków, to nikt przy zdrowych zmysłach nie kwestionuje konieczności dalszego prowadzenia badań, chociażby po to, by walczyć ze wspomnianymi skutkami” – pisze prof. Andrzej JAJSZCZYK w tekście „Badania naukowe zmieniają nasz świat” – cały artykuł [LINK]

Marek Matacz/PAP/EG