可嵌入发丝中！瑞典研究出微米尺寸光驱动齿轮

据媒体报道，瑞典哥德堡大学领衔的研究团队新近研发出一种由光驱动的微型齿轮，直径仅几十微米，甚至能够嵌入一根头发丝中。这为开发微米尺度的芯片内微电机系统铺平了道路。

哥德堡大学近日发布新闻公报说，齿轮是人类机械文明的重要部件，从钟表、汽车到机器人和风力涡轮机无处不在。

多年来，科学界一直试图将齿轮进一步微型化，用于制造微型电机系统，但由于传统机械传动系统在构建和耦合上的复杂性，相关研究长期止步于0.1毫米的尺寸瓶颈。

该研究团队提出一种替代方法突破了这一限制。他们利用标准光刻技术，在微芯片上制造出硅基的带有光学超表面的微型齿轮，其直径仅几十微米，运动精度可达亚微米级。实验显示，当激光照射在超表面上，齿轮便能旋转；激光强度决定转速，而改变光的偏振方向则能控制旋转方向。

据研究人员介绍，用该方法设计的光驱动齿轮不仅可以单独旋转，还能形成齿轮传动系统，由其中一个光驱动齿轮带动整个齿轮链条运转。光驱动优势在于无需与机器产生固定接触，且易于控制，这为微电机扩展到复杂微系统提供了可能。

研究人员认为，这一成果为微纳尺度机械动力学提供了全新思路。通过用光取代笨重的机械耦合器，有望突破尺寸障碍，制造出史上最小的微型芯片电机。

研究人员表示，未来这类齿轮可缩小至16至20微米，与人体细胞大小相当，在医学领域应用前景广阔。例如，用该技术制造的微电机可作为人体内的“微型泵”，用于调节液体流动；此外还有望用于光学操控、颗粒处理以及开发微流控芯片实验室系统等方面。