Cercetătorii suedezi au inventat un motor care încape într-un fir de păr

Un nou motor alimentat de lumină încape într-un fir de păr. Cercetătorii de la Universitatea din Göteborg (Suedia) au reușit să creeze rotițe dințate acționate de lumină la scară micrometrică, deschizând astfel calea pentru cele mai mici motoare integrate pe cip din istorie, suficient de mici pentru a încăpea într-un fir de păr.

Rotițele dințate se regăsesc peste tot, de la ceasuri și automobile până la roboți și turbine eoliene. De mai bine de 30 de ani, oamenii de știință încearcă să miniaturizeze aceste componente pentru a construi micro-motoare, însă progresele s-au blocat la dimensiunea de 0,1 milimetri. Motivul era imposibilitatea de a realiza mecanisme de transmisie funcționale la o scară și mai redusă.

• Telescopul Webb a descoperit o galaxie spirală masivă de la începuturile Universului
• O întâlnire străveche a Soarelui cu alte două stele a schimbat pentru totdeauna Sistemul Solar

Echipa din Göteborg a reușit să depășească această barieră renunțând la sistemele mecanice clasice și folosind, în schimb, lumina laser pentru a pune rotițele în mișcare. Astfel a apărut noul motor alimentat de lumină cu adevărat minuscul.

Un nou motor alimentat de luminăa depășit limitele de miniaturizare

În noul lor studiu, cercetătorii arată că mașinăriile microscopice pot fi acționate cu ajutorul metamaterialelor optice, structuri minuscule, modelate special pentru a capta și controla lumina la scară nanometrică. Prin litografie clasică, aceștia au construit rotițe de câteva zeci de micrometri, direct pe un cip de siliciu. Fasciculul laser pus pe metamaterial determină rotirea rotiței, iar intensitatea luminii reglează viteza. Mai mult, direcția de rotație poate fi schimbată prin modificarea polarizării luminii.

Astfel, cercetătorii sunt aproape de a crea micro-motoare funcționale. „Am realizat un angrenaj de roți dințate în care o rotiță acționată de lumină pune în mișcare întregul mecanism. Ele pot transforma rotația în mișcare liniară, pot efectua mișcări periodice și pot controla oglinzi microscopice pentru a devia fascicule de lumină”, explică autorul principal al studiului, Gan Wang, specialist în fizica materiei moi, citat de Eurek Alert.

O realizare impresionantă

Posibilitatea de a integra asemenea mașinării direct pe cipuri și de a le acționa cu lumină deschide noi perspective. Laserul nu necesită contact fizic și se controlează ușor, ceea ce face ca aceste micro-motoare să poată fi extinse la sisteme complexe.

Un detaliu impresionant este dimensiunea: o rotiță poate măsura 16-20 micrometri, comparabil cu dimensiunea unei celule umane. Această apropiere de scara biologică îi face pe cercetători să creadă că aplicațiile medicale nu sunt departe.

„Putem folosi noile micro-motoare ca pompe în interiorul corpului uman, de exemplu pentru a regla diferite fluxuri. Analizez și modul în care pot funcționa ca supape care se deschid și se închid”, afirmă Gan Wang.

Studiul a fost publicat în Nature Communications.

Vă recomandăm să citiți și:

A fost creat un nou tip de „cristal al timpului” vizibil cu ochiul liber

Cercetătorii au creat un diamant cu 50% mai dur decât cele de pe Pământ

Oamenii de știință au descoperit că gheața produce electricitate atunci când este îndoită sau întinsă

Cercetătorii vor să transforme bacteriile în procesoare digitale