"Световой пинцет" для нанодеталей

Управление объектами на уровне наноэлектроники является очень непростой задачей. В распоряжении инженеров и конструкторов не так много инструментов, которыми можно переставлять с места на место объекты нанометрического размера, в том числе и детали наноботов. К счастью, физики из Корнуоллского университета нашли способ передавать лучом света единичный милливатт энергии - достаточное количество для движения наночастиц.

Как и многие другие электромагнитные волны, свет состоит из сочетания электрических и магнитных полей, одновременно колеблющихся перпендикулярно друг другу. Этот процесс создает небольшую амплитуду колебаний несомой энергии, что никак не отражается на крупных объектах.

Частицы, напротив, очень чувствительны к электромагнитному воздействию света. Объекты нанометрических масштабов начинают скользить вдоль луча света, что позволяет легко ими манипулировать.

Подобный принцип уже используется в различных оптических и акустических приборах для управления миниатюрными деталями, однако на наномасштабах подобный "световой пинцет" реализован впервые.

Читайте также "Подкожная электроника на шелке"

Кроме того, ученым удалось создать такой луч света который способен изменять геометрические и оптические свойства объекта воздействия.

Подобная операция требует высокого уровня энергии фотона, что очень сложно реализовать даже в лабораторных условиях. Поэтому, ученые из Корнуолла создали два специальных кольцевых резонатора, через которые пропускается свет.

Кольца устроены так, что увеличивают длину световой волны, позволяя переносить большой заряд энергии.

При этом из нескольких волн создается пучок, получивший название "волновод". Поток имеет длину волны в три микрона и толщину всего в 190 нанометров. Понятно, что создаваемый им эффект воздействует на очень ограниченный участок вещества, но при работе в нанометрических масштабах этого вполне достаточно.

Мощность подобных световых манипуляторов очень легко регулируется. Для этого необходимо лишь, чтобы амплитуды сходящихся в пучок волн совпали - таким образом достигается максимум мощности, или же оказались в противофазе для гашения суммарной энергии "волновода".

Данное изобретение открывает новые возможности по созданию микроэлектромеханических систем (MEMS), считающихся одним из главных компонентом техники будущего.

В настоящее время для их реализации есть проблема - расположенные частицы кремния при слишком близком расположении имеют тенденцию слипаться.

При помощи "волновода" можно разделять кремниевые элементы и задавать между ними оптимальную для работы дистанцию. Кроме того, благодаря энергетическому лучу света ученым уже удалось изменить прозрачность кремния.

Используя этот феномен, "волновод" найдет себе применение и в микрооптомеханических системах (MOMS) - меняя свойства материала оптического фильтра, его можно будет настраивать на блокирование определенного вида излучения.

Все большее значение в технологиях будущего, наравне с наноизделиями, приобретают оптические системы и различные феномены пьезоэлектроники. Но пока люди только учатся полноценно управлять и контролировать эти физические явления.

Читайте также в рубрике "Наука и техника"