Pesquisadores da Universidade de Gotemburgo (Göteborgs universitet), na Suécia, apresentaram uma tecnologia para a produção em massa das menores engrenagens micrométricas do mundo. Mas o mais surpreendente é que essas engrenagens são acionadas por luz laser. Isso possibilita a criação de dispositivos mecânicos em nanoescala com acionamentos a laser simples, o que pode revolucionar a indústria, a medicina e muito mais.
Fonte da imagem: Universidade de Gotemburgo
Engrenagens estão por toda parte — de relógios e carros a robôs e turbinas eólicas. Há mais de 30 anos, pesquisadores tentam criar engrenagens cada vez menores para construir plataformas mecânicas para uma variedade de aplicações. No entanto, o progresso estagnou em 0,1 mm, pois era impossível ou extremamente difícil criar motores elétricos para acionar engrenagens menores que isso. Pesquisadores da Universidade de Gotemburgo superaram essa barreira abandonando os acionamentos elétricos tradicionais e, em vez disso, usando feixes de laser para acionar mecanismos diretamente.
Em seu estudo, os cientistas demonstraram que mecanismos microscópicos podem ser acionados por metamateriais ópticos — pequenas estruturas padronizadas que podem capturar e manipular luz em nanoescala. Usando litografia tradicional em um microchip de silício, eles fabricaram engrenagens incorporando metamateriais ópticos, com diâmetros que chegam a várias dezenas de micrômetros. Ao direcionar um laser sobre o metamaterial, os pesquisadores conseguiram fazer as engrenagens girarem. A velocidade de rotação era controlada pela intensidade da luz laser, e a direção de rotação da engrenagem era alterada pela alteração da polarização da luz.
“Criamos um conjunto de engrenagens no qual uma engrenagem acionada por luz aciona toda a corrente. As engrenagens também podem converter movimento rotacional em movimento linear, realizar movimentos periódicos e controlar espelhos microscópicos para”deflexão de luz”, explicam os inventores.
A capacidade de integrar tais dispositivos diretamente em um chip e controlá-los usando luz abre possibilidades inteiramente novas. A expressão “o processador mal estava funcionando” poderia ganhar um novo significado se tais nanoengrenagens fossem incorporadas aos chips, por exemplo, para regular fluxos de resfriamento de água através de microcanais. Como o feixe de laser não requer contato constante com o dispositivo e é facilmente controlado, a plataforma pode ser ampliada para microssistemas complexos.
Cientistas sonham em criar micro e nanomáquinas que possam controlar a luz, manipular pequenas partículas ou ser integradas em futuros sistemas de laboratório em um chip. Uma engrenagem pode ter de 16 a 20 mícrons, e as células humanas têm esse tamanho. A medicina é um campo propício para tais soluções.
“Podemos usar novos micromotores como bombas dentro do corpo humano, por exemplo, para regular vários fluxos ou para abrir e fechar válvulas.”