Исследователи из Гётеборгского университета совершили прорыв, создав микроскопические шестерни, которые приводятся в движение светом. Это открытие прокладывает путь к созданию самых маленьких в истории моторов, интегрируемых прямо на микросхему, размер которых позволяет им поместиться внутри человеческого волоса.
Более 30 лет попытки миниатюризировать шестерни для микро-двигателей заходили в тупик на отметке 0,1 миллиметра из-за невозможности создать меньшие механические передачи. Новый подход позволил преодолеть этот барьер, заменив традиционные механизмы на управление с помощью лазерного света.
Ключевым элементом технологии являются оптические метаматериалы — наноструктурированные поверхности, которые могут улавливать и преобразовывать световую энергию. Кремниевые шестерни диаметром в несколько десятков микрометров изготавливаются методом стандартной литографии. При освещении лазером метаматериал заставляет шестерню вращаться: интенсивность света регулирует скорость, а изменение поляризации — направление вращения.
Бесконтактное управление светом открывает путь к созданию сложных микросистем. Наиболее перспективной областью применения считается медицина. Размер шестеренок сопоставим с человеческими клетками (16–20 микрометров), что позволяет представить их использование в качестве микроскопических насосов или клапанов внутри тела для регулирования биологических жидкостей.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.