Исследователи из Китая разработали микроскопические пружины и турбины, пропуская свет через феррожидкости (ferrofluids) – жидкости, содержащие наночастицы железа. Есть надежда, что новые формы смогут найти применение в будущем – от систем для доставки лекарств до сложных компонентов электронных устройств.

Изображение микротурбины, полученное
с помощью сканирующего электронного
микроскопа. (Рисунок из Adv. Mater., 2010,
DOI: 10.1002/adma.201000542)

Такие микромашины ранее получали с помощью травления кремния, такое же травление применяется для получения компьютерных микросхем. Однако микромашины из кремния достаточно сложно поддаются дистанционному контролю, что ограничивает возможности их практического применения. Поскольку новые микросистемы получены из полимеризованного железа, их вращательным или поступательным движением можно управлять с помощью внешних магнитных полей.

Возглавлявший исследование Хонг-Бо Сан (Hong-Bo Sun) из Университета Джилинь в Чанчуне отмечает, что прорыв в создании микромашин из железа был сделан тогда, когда исследователи разработали химический метод получения стабильной, гомогенной и прозрачной феррожидкости, которая может полимеризоваться при облучении светом.

Для того, чтобы достигнуть этого исследователи из группы Суна нанесли полимер 3-(триметоксисилил)пропилметакрилат [3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPS)] на поверхность наночастиц из оксида железа (Fe₃O₄). Обработанные таким образом наночастицы суспендировали в смеси растворителей, получая феррожидкость.

Затем исследователи с помощью высокоточных лазеров аккуратно нарисовали нужные формы на феррожидкости, и, для окончательного получения целевых микроформ отмыли оставшуюся жидкость. В отличие от жестких и твердых систем из кремния микросистемы из железа эластичны и гелеподобны.

Получение микронаномашин Making remotely controllable
micronanomachines. (Рисунок из Adv. Mater., 2010, DOI:
10.1002/adma.201000542)

Исследователи продемонстрировали турбину, похожую на трехлопастной вентилятор и пружину – и та и другая деталь была размером около одной сотой части миллиметра, и сообщили, что аналогичным способом могут получить и более сложные устройства.

Сун отмечает, что исследователи изучают возможности применения полученных ими деталей в различных областях – так микротурбина может оказаться полезной для перемешивания небольших объемов жидкости, более сложные конструкции перспективны как системы для доставки лекарств.

Гэри Фридмен (Gary Friedman), разрабатывающий близкие по строению микроэлектромеханические системы в Университете Дрекселя (Филадельфия, США) отмечает, что предложенный китайскими коллегами метод получения микроустройств уникален и является существенным шагом вперед в направлении разработки новых микроустройств с интересными практически полезными свойствами – возможно, что новый метод позволит создать микромашины, которые будут направленно перемещаться по телу человека под действием внешних магнитных полей.