اختراع ثوري.. أصغر محرك على رقاقة في التاريخ بحجم أدق من شعرة الإنسان

ابتكر فريق من الباحثين في جامعة غوتنبرغ السويدية أصغر محرك على رقاقة في التاريخ، في إنجاز غير مسبوق يفتح آفاقا واسعة لتطوير الآلات النانوية والتطبيقات الطبية المستقبلية.

ويمتاز المحرك الجديد بحجمه المتناهي الصغر لدرجة أنه يمكن وضعه داخل شعرة بشرية. ويعتمد على نظام تروس مبتكر (آلية ميكانيكية تتكون من مجموعة من العجلات المسننة (التروس) التي تتشابك مع بعضها البعض لنقل الحركة أو تغيير سرعتها واتجاهها) يعمل بالضوء بدلا من الوصلات الميكانيكية التقليدية، في خطوة تمثل نقلة نوعية في فهم الميكانيكا على المستوى النانوي.

وعلى مدى أكثر من ثلاثة عقود، تعثرت محاولات تصغير التروس اللازمة للمحركات الدقيقة عند حجم 0.1 ملم بسبب تعقيدات التصنيع. لكن فريق غوتنبرغ تمكن من تجاوز هذا التحدي بالاستعانة بالليزر، حيث تتحكم شدة الضوء في سرعة دوران التروس، بينما يغير استقطاب الضوء اتجاه الحركة فورا.

وصمّم الفريق تروسا دقيقة من السيليكون على رقاقة متطورة باستخدام تقنيات متقدمة في علم المواد النانوية. وهذه التروس مصممة لالتقاط الضوء والتحكم فيه، وعند توجيه شعاع ليزر تتحرك بسرعة ودقة.

وبفضل هذا التصميم، يعمل المحرك بدون وصلات ميكانيكية، ما يسهل دمجه في الأجهزة الدقيقة ويوفر دقة أعلى ومرونة في الاستخدامات المستقبلية.

ويقول البروفيسور غان وانغ، الباحث في فيزياء المواد الرخوة: "باستخدام الضوء بدلا من الوصلات الميكانيكية، استطعنا تجاوز عقبة كانت تعيق تقدم هذا المجال لعقود طويلة".

تطبيقات طبية مستقبلية

يرى الباحثون أن هذا الابتكار قد يحدث ثورة في المجالات الطبية. فالمكونات النانوية، التي يصل حجمها إلى 16-20 ميكرومترا أي ما يعادل حجم خلية بشرية، يمكن أن تعمل مستقبلا كأجهزة ضخ أو صمامات دقيقة داخل الجسم للتحكم في تدفق السوائل.

ويضيف وانغ: "يمكن لهذه المحركات الدقيقة أن تعمل كأجهزة ضخ أو صمامات حيوية تُزرع في الجسم، وهو ما نعمل على دراسته حاليا".

ورغم أن هذا الإنجاز لا يزال في طور النموذج الأولي، فإنه يمهد الطريق لتطوير أجهزة طبية دقيقة قد تغير مستقبل العلاج.

نشرت نتائج الدراسة في مجلة Nature Communications.

المصدر: interesting engineering