Инженеры построили дом на кончике оптического волокна
Исследователи продемонстрировали технологию сборки микроскопических объектов, которая является новым сочетанием нескольких существующих подходов. В качестве иллюстрации авторы соорудили домик на площадке в 300 на 300 микрометров.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в издании Journal of Vacuum Science and Technology A командой во главе с Джоэлом Агнусом (Joel Agnus) из Университета Бургундии и Франш-Конте.
Всё строительство велось в вакуумной камере, что понятно: при работе с такими мелкими деталями может помешать даже пылинка или незначительное движение воздуха. Площадкой послужил кончик оптоволокна, которое тоньше человеческого волоса.
Столь экзотическое место было выбрано не случайно. Ведь домик – это только демонстрация технологии. На практике сооружаться будут разного рода микроскопические датчики. По этому оптоволокну они и станут передавать собранную информацию. К тому же тонкая и гибкая “нить” поможет доставить прибор в самые труднодоступные места сложных механизмов и сооружений.
В качестве строительных инструментов исследователи использовали систему впрыска газа и ионную пушку (устройство, создающее направленный пучок заряженных частиц ионов). За делом рук своих инженеры наблюдали в сканирующий электронный микроскоп.
Как поясняют авторы в своей статье, на такой “строительной площадке” возможны резка, травление, сгибание, сборка и сварка тонких пластин из самых разных материалов. Для строительства миниатюрного дома использовался диоксид кремния. Но, по расчётам исследователей, можно было бы использовать различные металлы и полимеры, а также такие вещества, как чистый кремний, танталат калия или ниобат лития. (Дело в том, что все вышеперечисленные материалы применяются либо для создания оптоволокна, либо для создания датчиков.)
Сфокусированный пучок ионов использовался для резки материала и установки деталей в нужное положение. После этого тонкая струя газа “спаивала” друг с другом грани конструкции. Затем поток ионов и газа укладывал на крышу “черепицу”. Отклонения при сборке конструкции составляли менее двух нанометров, отмечают авторы работы.
Строительство микродомика велось не вручную. Основные строительные операции были автоматизированы, их выполнял робот с шестью степенями свободы) . Как поясняется в пресс-релизе исследования, это стало главным новшеством технологии: до сих пор сборкой микроконструкций на срезе оптоволокна люди всегда управляли сами.
Впрочем, исследователи честно признаются, что на некоторых этапах и эта система переходила на ручное управление. Его осуществляли два инженера с помощью шести компьютеров. Но в будущем авторы все же надеются автоматизировать сборку полностью.
Также специалисты планируют с помощью своей технологии освоить изготовление ультраминиатюрных химических анализаторов, которые будут распознавать прикрепившиеся к ним молекулы. Кроме того, они готовы пойти ещё дальше и заняться “строительством” на торцах углеродных нанотрубок диаметром от 20 до 100 нанометров.
