تعلم الفيزيائيون تدوير التروس المجهرية بمساعدة الضوء مباشرة على الشريحة

أظهر الباحثون من النظام المبتكر لإنشاء أصغر المحركات في الكريستال في التاريخ جامعة جيوتوروجورغ (السويد). تم نشر العمل من قبل كلية العلوم الطبيعية والتقنيات في المجلة طبيعة.

تروس مصغرة تعمل من الليزر

تروس التروس العادية تحيط بنا في كل مكان: في الساعات ، والسيارات ، حتى في طواحين الهواء. على مدى عقود ، حير العلماء لكيفية جعل مثل هذه الآليات أقل وفي الوقت نفسه يجبرونهم على العمل. لفترة طويلة ، كان الحجم يعتبر بحجم حوالي عشرة الملليمتر: لم يكن من الممكن جعلها أصغر ، لأن محركات الأقراص الميكانيكية المعتادة ببساطة لم تتناسب.

قرر الفريق من Gooteborg التفكير بشكل مختلف – لقد تخليوا عن الآليات المعتادة لصالح الضوء. بدلاً من المحركات والمحركات الكهربائية ، يتم استخدام شعاع الليزر ، والذي يحول حرفيًا التروس المصغرة. لقد دخلت المواد الضوئية الضوئية التي تسمى SO في العمل – هذه هياكل صغيرة ذات أنماط خاصة يمكنها التقاط الضوء وإعادة توجيه الضوء.

كيف يعمل هذا

تمت طباعة التروس التي يبلغ قطرها بضع عشرات فقط من ميكرومتر (حوالي 0.016 مم) مباشرة على شريحة السيليكون باستخدام الطباعة الحجرية. هذه طريقة طباعة عندما يكون سطح السيليكون ، في البداية ، مغطى بطبقة خاصة تتفاعل مع الضوء. ثم ، من خلال القناع (الاستنسل مع النمط المطلوب) ، يتم تمرير الأشعة فوق البنفسجية. عندما يسقط ليزر على ذلك ، يجعل نمط metamaterial العجلة تدور. تنظم شدة الشعاع السرعة ، ويمكن تغيير اتجاه الدوران عن طريق تغيير استقطاب الضوء. في الواقع ، هذا ميكروستان حقيقي ، فقط بدلاً من الوقود ، يحتوي على تيار فوتون.

“لقد قمنا ببناء نظام حيث يقوم أحد العتاد ، مدفوعًا بالضوء ، بعمل سلسلة بأكملها. هذه البرامج قادرة ليس فقط على التدوير ، ولكن أيضًا تحول الدوران إلى حركات تدريجية أو تحكم في غصات الدقيقة التي تعيد توجيه أشعة الضوء” ، يوضح المؤلف الأول لدراسة Gan Van ، وهو متخصص في فيزياء المادة اللينة.

لماذا هو مهم

الأكثر مدهشة هو المقياس. يمكن أن يكون قطر هذه التروس فقط 16-20 ميكرومتر ، أي بما يتناسب مع حجم الخلية الحية. هذا يفتح الطريق لإنشاء الأورام النانوية الصغيرة والنية ، والتي يمكن بناؤها مباشرة في الرقائق أو استخدامها داخل الجسم.

“يمكننا استخدام هذه microdisters كمضخات صغيرة داخل الجسم لتنظيم تدفقات السوائل. ندرس أيضًا كيف يمكنهم العمل في دور الصمامات التي تفتح وتغلق على الأمر.”

لا يتطلب الليزر اتصالًا مباشرًا ، ويتم التحكم فيه بسهولة ويسمح لك بجمع microsystems المعقدة ، والتي كانت تستخدم لتبدو غير واقعية.

كما يلاحظ فان: “هذا نهج جديد بشكل أساسي للميكانيكا على المستوى الجزئي. استبدال محركات الأقراص الثقيلة بأشعة خفيفة ، يمكننا أخيرًا التغلب على حاجز الحجم”.