Учёные создали наношестерёнки размером с человеческую клетку, которые вращаются от лазера

Исследователи из Гётеборгского университета (Göteborgs universitet) в Швеции представили технологию массового изготовления мельчайших в мире шестерёнок микрометрового размера. Но самое удивительное, что эти шестерни приводятся в движение лазерным светом. Всё это позволяет создавать механические наномасштабные устройства с простым лазерным приводом, что может изменить производство, медицину и многое другое.

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Гид по выбору OLED-монитора в 2026 году: эволюция в деталях

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Источник изображений: Göteborgs universitet

Шестерёнки есть везде — от часов и автомобилей до роботов и ветряных турбин. Уже более 30 лет исследователи пытаются создать ещё более мелкие шестерёнки, чтобы сконструировать механические платформы для разных приложений. Но прогресс остановился на отметке в 0,1 мм, так как было невозможно или крайне сложно создать электрические двигатели для приведения в движение шестерёнок меньшего размера. Исследователи из Гётеборгского университета преодолели этот барьер, отказавшись от традиционных электрических приводов, и вместо этого воспользовались лазерным лучом для непосредственного приведения механизмов в движение.

В своём исследовании учёные показали, что микроскопические механизмы могут приводиться в действие оптическими метаматериалами — небольшими структурами с определённым рисунком, которые могут улавливать свет и управлять им на наноуровне. С помощью традиционной литографии на микрочипе из кремния они изготовили шестерни с включением оптических метаматериалов, при этом диаметр шестерней составил несколько десятков микрометров. Направляя лазер на метаматериал, исследователи смогли заставить шестерёнки вращаться. Скорость вращения при этом регулировалась интенсивностью лазерного излучения, а направление вращения зубчатого колеса менялось с помощью изменения поляризации света.

«Мы создали зубчатую передачу, в которой шестерня, приводимая в движение светом, приводит в движение всю цепочку. Шестерни также могут преобразовывать вращательное движение в поступательное, выполнять периодические движения и управлять микроскопическими зеркалами для отклонения света», — поясняют изобретатели.

Возможность интегрировать такие устройства непосредственно в чип и управлять ими с помощью света открывает совершенно новые перспективы. Выражение «процессор с трудом скрипел шестернями» может заиграть новыми красками, если подобные наношестерёнки появятся в составе чипов, например, для регулирования потоков водяного охлаждения по микроканалам. Поскольку лазерный луч не требует постоянного контакта с устройством и им легко управлять, платформу можно масштабировать до сложных микросистем.

Учёные мечтают, что можно будет создавать микро- и наномашины, которые могут управлять светом, манипулировать мелкими частицами или быть интегрированными в будущие системы «лабораторий на чипе». Шестерёнка может быть размером всего 16–20 мкм, а ведь есть клетки человеческого организма такого размера. Медицина — это область, которая готова востребовать подобные решения.

«Мы можем использовать новые микромоторы в качестве насосов внутри человеческого тела, например, для регулирования различных потоков или в качестве открывающихся и закрывающихся клапанов».