Свет и оптические резонаторы – двигатель для наномеханизмов
Исследователи из университета Корнуэлла, применяя луч света, несущий всего один милливатт мощности, вынудили двигаться части наномеханизмов и поменяли оптические особенности кремниевых подробностей, сделав их прозрачными на наноуровне. Такая разработка окажется крайне полезной при создании микроэлектромеханических (micro-electromechanical, MEMS) и микрооптомеханических (micro-optomechanical, MOMS) механизмов и систем.
Как и каждая электромагнитная волна, световые волны складываются из двух составляющих, электрической и магнитной, каковые колеблются в перпендикулярных плоскостях. Эти синусоидальные колебания имеют минимумы и энергетические максимумы. Само собой разумеется, данной энергии не хватает для того, что бы вынудить двигаться массивные объекты, но на наноуровне частицы, подверженные действию света, имеют тенденцию колебаться от энергетических максимумов к минимумам.
Это явление обширно употребляется оптическими и звуковыми инструментами для передвижения объектов массы и малых габаритов.
Оптический резонатор
Но, одно дело вынудить частицы выполнять колебательные перемещения, а второе – вынудить объекты двигаться равномерно для приведения в воздействие какого-либо механизма. Для этого корнуэлльские ученые создали так называемый оптический резонатор, воображающий собой два круговых волновода, протяженность окружности которых кратна длине волны света, облучающего эту конструкцию.
Резонансные волноводы имеют три микрона в ширину, 190 миллимикрона в толщину и находятся на расстоянии одного микрона друг от друга. В то время, когда свет определенной длины волны попадает на эти волноводы, то в зависимости от фазы света, кольца волноводов либо притягиваются друг к другу либо, напротив, отталкиваются. Так, падающий свет заставляет части данной конструкции колебаться существенно сильней за счет резонансного результата, исходя из этого приобретаемое упрочнение поступательного перемещения значительно выше, чем в нерезонансной совокупности, при том же самом уровне подаваемой мощности.
Наночастицы кремния под действием света
До тех пор пока еще до конца неясно, сможет ли полученный эффект употребляться в качестве главного двигателя для наномеханизмов и нанороботов, но уже имеется возможность применения этих оптических резонаторов в микроэлектромеханических совокупностях с движущимися частями, для преодоления эффектов притяжения друг к другу маленьких кремниевых частей, что снижает эффективность таких совокупностей.