Французские инженеры изобрели установку, которая позволила им построить самый маленький в мире домик на поверхности оптического волокна, толщина которого меньше человеческого волоса.
Василий Макаров
Самый маленький дом в мире: несколько микрометров на кончике волоска

Французская команда инженеров наноботов Института Femto-ST в Безансоне, Франция, изобрела и сконструировала новую систему микроскопических роботов, которая значительно расширила границы возможностей оптических нанотехнологий. Сделав комбинацию из нескольких уже существующих разработок, «фабрика» наноботов μRobotex смогла создавать сложные микроструктуры в вакуумной камере, после чего зафиксировала их на кончиках оптического волокна с нанометровой точность. Статья, опубликованная в журнале Vacuum Science and Technology A, рассказывает о том, как исследователи совершенствуют технологии оптического распознавания, манипулируют ионным излучателем, а также разрабатывают новые системы автопилотов.

До сих пор технологии Lab-on-fiber не имели роботизированных приводов для наносборки, поэтому работа в этом масштабе мешала инженерам создавать микроструктуры. Теперь миниатюрные чувствительные элементы могут быть установлены на кончиках оптических волокон, что позволяет видеть микропроцессы и манипулировать ими с высокой точностью. Область применения этой технологии очень широка: поскольку волокна тоньше человеческого волоса, они могут проникать сквозь кровеносные сосуды для оптического обнаружения бактерий и вирусов, а также, к примеру, могут использоваться для сверхточной калибровки космических кораблей будущего.

FEMTO-ST Institute Сотрудник Femto-ST работает над созданием новых оптических микросистем

Французские инженеры под руководством Жан-Ив Рауха (Jean-Yves Rauch) объединили все компоненты системы для сборки микродома — фокусировщик ионных лучей, систему подачи газа и крошечного маневренного бота — в вакуумной камере, после чего наблюдали за процессом сборки с помощью микроскопа. Дом было решено разместить на поверхности волокна, чтобы лишний раз продемонстрировать, что и серьезные микросхемы также могут быть выстроены по тому же принципу.

По факту, процесс сборки самого маленького домика в мире похож на то, как если бы вы просто сложили из бумаги коробочку, только для этого пришлось бы использовать очень сложные и деликатные инструменты. Ионный излучатель в данном случае выступает в роли «ножниц», отсекая все лишнее от кремнеземной мембраны, служащей основанием для дома. Как только стены принимают нужное положение, ионная пушка перестает работать и включается подача газа, которая закрепляет края конструкции и фиксирует ее на месте. После этого остается лишь снова включить ионный излучатель на самую малую мощность и нарисовать на крыше черепичный узор — финальный штрих, подчеркивающий точность и гибкость системы.

Излучателю приходится работать с невероятно маленькой площадью — всего 300х300 мкм, на самом кончике волокна. Раух признается, что управлять роботом для такой деликатной работы очень сложно, и ему пришлось привлечь для этого двух сотрудников и несколько компьютеров, одновременно управляющих процессов. Конечно, многие шаги уже автоматизированы, и в будущем команда хочет перейти к полной автоматизации процесса. Следующий шаг — работа с отдельными молекулами (что, при должной точности, можно осуществить на действующей остановке). Инженеры хотят построить еще более мелкие структуры и зафиксировать их на углеродных нанотрубках, диаметр которых колеблется от 20 до 100 нм.

Понравилась статья?
Подпишись на новости и будь в курсе самых интересных и полезных новостей.