新華社赫爾辛基9月21日電（記者朱昊晨 徐謙）斯德哥爾摩消息：瑞典哥德堡大學領銜的研究團隊新近研發出一種由光驅動的微型齒輪，直徑僅幾十微米，甚至能夠嵌入一根頭發絲中。這為開發微米尺度的芯片內微電機系統鋪平了道路。
哥德堡大學近日發布新聞公報說，齒輪是人類機械文明的重要部件，從鐘表、汽車到機器人和風力渦輪機無處不在。多年來，科學界一直試圖將齒輪進一步微型化，用于制造微型電機系統，但由于傳統機械傳動系統在構建和耦合上的復雜性，相關研究長期止步于0.1毫米的尺寸瓶頸。
該研究團隊提出一種替代方法突破了這一限制。他們利用標準光刻技術，在微芯片上制造出硅基的帶有光學超表面的微型齒輪，其直徑僅幾十微米，運動精度可達亞微米級。實驗顯示，當激光照射在超表面上，齒輪便能旋轉；激光強度決定轉速，而改變光的偏振方向則能控制旋轉方向。
據研究人員介紹，用該方法設計的光驅動齒輪不僅可以單獨旋轉，還能形成齒輪傳動系統，由其中一個光驅動齒輪帶動整個齒輪鏈條運轉。光驅動優勢在于無需與機器產生固定接觸，且易于控制，這為微電機擴展到復雜微系統提供了可能。
研究人員認為，這一成果為微納尺度機械動力學提供了全新思路。通過用光取代笨重的機械耦合器，有望突破尺寸障礙，制造出史上最小的微型芯片電機。
研究人員表示，未來這類齒輪可縮小至16至20微米，與人體細胞大小相當，在醫學領域應用前景廣闊。例如，用該技術制造的微電機可作為人體內的“微型泵”，用于調節液體流動；此外還有望用于光學操控、顆粒處理以及開發微流控芯片實驗室系統等方面。
相關論文近期發表在國際學術期刊《自然-通訊》上。
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