Ученые из университета Корнуэлла, используя луч света, несущий всего один милливатт мощности, заставили двигаться части наномеханизмов и изменили оптические свойства кремниевых деталей, сделав их прозрачными на наноуровне. Такая технология окажется очень полезной при создании микроэлектромеханических (micro-electromechanical, MEMS) и микрооптомеханических (micro-optomechanical, MOMS) систем и механизмов.

Как и любая электромагнитная волна, световые волны состоят из двух составляющих, электрической и магнитной, которые колеблются в перпендикулярных плоскостях. Эти синусоидальные колебания имеют энергетические максимумы и минимумы. Конечно, этой энергии недостаточно для того, что бы заставить двигаться массивные объекты, но на наноуровне частицы, подверженные воздействию света, имеют тенденцию колебаться от энергетических максимумов к минимумам. Это явление широко используется оптическими и звуковыми инструментами для передвижения объектов малых габаритов и массы.

Оптический резонатор

Но, одно дело заставить частицы совершать колебательные движения, а другое – заставить объекты двигаться равномерно для приведения в действие какого-либо механизма. Для этого корнуэлльские ученые создали так называемый оптический резонатор, представляющий собой два круговых волновода, длина окружности которых кратна длине волны света, облучающего эту конструкцию. Резонансные волноводы имеют три микрона в ширину, 190 миллимикрона в толщину и располагаются на расстоянии одного микрона друг от друга. Когда свет определенной длины волны попадает на эти волноводы, то в зависимости от фазы света, кольца волноводов или притягиваются друг к другу или, наоборот, отталкиваются. Таким образом, падающий свет заставляет части этой конструкции колебаться значительно сильней за счет резонансного эффекта, поэтому получаемое усилие поступательного движения гораздо выше, чем в нерезонансной системе, при том же самом уровне подаваемой мощности.

Наночастицы кремния под воздействием света

Пока еще до конца неясно, сможет ли полученный эффект использоваться в качестве основного двигателя для наномеханизмов и нанороботов, но уже есть возможность использования этих оптических резонаторов в микроэлектромеханических системах с движущимися частями, для преодоления эффектов притяжения друг к другу крошечных кремниевых частей, что снижает эффективность таких систем.