Optyczne kombinerki wyhodowane na światłowodach

181

Naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego oraz z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie stworzyli optyczne kombinerki, które chwytają maleńkie przedmioty za pomocą energii światła. Mikronarzędzia wyhodowane zostały na światłowodach o średnicy włosa.

Obraz ze skaningowego mikroskopu elektronowego przedstawia optyczne kombinerki obok mrówki Formica polyctena dla porównania skali. Dwie szczęki narzędzia (na czerwono w dole kadru) zamykają się, absorbując światło przesyłane przez włókna optyczne (na bladoniebieskio).

Naukowcy pracując nad mikronarzędziami wykorzystali technologię ciekłokrystalicznych elastomerów, które potrafią zmieniać kształt w odpowiedzi na światło. W ten sposób powstały napędzane światłem optyczne kombinerki. Urządzenie zostało skonstruowane poprzez wyhodowanie dwóch zginających się szczęk na końcówkach włókien optycznych o średnicy mniej więcej ludzkiego włosa. Opis badań polskich naukowców ukazał się w prestiżowym piśmie „Advanced Materials”.

Optyczne kombinerki

Chwytanie przedmiotów to podstawowa umiejętność żywych organizmów. Wykorzystują ją mikroskopijne wrotki, jak i olbrzymie wieloryby. Chwytanie przedmiotów jest też niezbędne dla wielu stale miniaturyzowanych technologii. Chwytaki mechaniczne, napędzane siłownikami elektrycznymi, pneumatycznymi, hydraulicznymi lub piezoelektrycznymi, stosowane są w skalach milimetrów i większych, ale ich złożoność i potrzeba przenoszenia siły na odległość uniemożliwiają miniaturyzację.

Jak przyznali autorzy wynalazku w informacji prasowej opublikowanej na stronach internetowych Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, do opracowania optycznych kombinerek wykorzystali mikrostruktury z ciekłokrystalicznych elastomerów (Liquid Crystal Elastomers, LCE). To inteligentne materiały, które mogą odwracalnie zmieniać kształt pod wpływem światła widzialnego.

„W swoim prototypie naukowcy połączyli napędzane światłem elementy z LCE z nową metodą wytwarzania struktur w skali mikrometrów: gdy światło ultrafioletowe jest przesyłane przez światłowód, na jego końcówce rośnie struktura w kształcie stożka. Indukowana światłem mechaniczna reakcja tak powstałej mikrostruktury zależy od orientacji cząsteczek wewnątrz elementu elastomerowego i może być kontrolowana w celu uzyskania zgięcia lub skurczu mikroelementów” – czytamy w komunikacie prasowym.

Mikronarzędzia

Zastosowanie nowej metody wzrostu struktur z elastomerów daje zupełnie nowe możliwości. Dzięki tej technice można wytwarzać różne zdalnie sterowane elementy w skali mikrometrowej, które mogą odwracalnie zmieniać kształt w odpowiedzi na światło.

W przypadku optycznych kombinerek, 200-mikrometrowy chwytak jest sterowany zdalnie, bez żadnego okablowania czy przewodów pneumatycznych, jedynie za pomocą zielonego światła dostarczanego przez światłowody o średnicy 125 mikronów, czyli porównywalnej do średnicy ludzkiego włosa. Pochłonięta energia świetlna jest bezpośrednio zamieniana na pracę szczęk chwytaka.

Badania nad elastomerowymi mikrostrukturami zasilanymi światłem są finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu „Mechanizmy wykonawcze w mikroskali na bazie foto-responsywnych polimerów”. Dzienniknaukowy.pl

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać komentarz!
Please enter your name here