Новости науки 03.02.01 Сложные микромашины, созданные и управляемые лазерным лучом.

Микроскопические частицы, находящиеся в фокусе лазерного луча, имеют склонность вращаться. Источником вращающего момента может быть собственно свет, если он сам по себе имеет момент импульса (например, эллиптически поляризован). Есть и вторая возможность - свет сам по себе не имеет момента импульса, а движущая сила связана со спиральной структурой частицы. В этом случае свет, отклоняясь от частицы, придает ей вращательный момент (схожий принцип работы у ветряной мельницы). Это явление, интересное и с чисто научной точки зрения, можно использовать в практических целях, что показали ученые из института биофизики венгерской академии наук П.Галайда и П.Ормос.

Рис. 1. На рисунках a и b показаны схематическое изображение ротора и фотография реального объекта. Рисунки c и d - схематическое изображение и фотография ротора, находящегося в стационарном положении (вид сверху). На рисунке e фотография вращающегося ротора, захваченного в фокусе лазерного луча (вид сверху).

Недавно была разработана оптическая двухфотонная методика получения из клейкой массы (путем полимеризации под действием света) микроскопических объектов произвольной формы. В эксперименте венгерских ученых оптический клей освещался ульрафиолетовым лазером (длина волны - 340 нм), а необходимая для полимеризации интенсивность облучения достигалась за счет сильно сфокусированного луча аргонового лазера (длина волны - 514 нм). В результате воздействия света образовывался твердый стеклообразный полимер. Перемещение материала относительно пятна сфокусированного аргонового лазера с помощью высокоточной трехосевой пьезоплатформы позволяло получать частицы заданной формы - роторы, шестеренки, "разбрызгиватели". Создав множество деталей различной формы, исследователи растворили неполимеризованную массу в ацетоне и в полученной среде проводили эксперименты по изучению вращения объектов под действием света (в "захвате" лазерного пинцета на основе инфракрасного полупроводникового лазера). При интенсивности лазерного излучения 20 мВт наблюдалось устойчивое вращение конструкции, подобной изображенной на рис.1, с частотой несколько Гц. Следующим естественным шагом было создание из микродеталей настоящей микромашины (рис. 2), способной работать под действием света!

Рис.2 Микромашина. Две сцепленные шестеренки, сидящие на фиксированных осях (показаны сплошными стрелками), и свободно плавающий ротор (пунктирная стрелка). Вращающийся ротор подводится лазерным пинцетом к паре шестеренок и приводит их в действие.

перейти к началу страницы