Jednoduché zariadenie pre výrobu na nanoskopickej úrovni

Technológie
0

Ďalšia generácia telefónov a bezdrôtových zariadení bude potrebovať nové antény na prístup k čoraz vyšším frekvenčným rozsahom. Jeden zo spôsobov, ako vyrobiť antény, ktoré fungujú na frekvenciách desiatok gigahertzov (potrebných pre zariadenia 5G a vyššie), je spletanie vlákien s priemerom približne 1 mikrometer. Dnešné priemyselné výrobné zariadenia však nedokážu pracovať s tak malými vláknami.

Tím výskumníkov zo Školy inžinierstva a aplikovaných vied Johna A. Paulsona patriacej Harvardovej univerzite teraz vyvinul jednoduché zariadenie, ktoré využíva povrchové napätie vody na uchopenie mikroskopických objektov a manipuláciu s nimi, čím ponúka potenciálne výkonný nástroj na výrobu na nanoskopickej úrovni. Výskum bol uverejnený v časopise Nature.

Na rozdiel od iných mikromanipulačných metód, ako je laserová pinzeta, sa nové zariadenie dá ľahko vyrobiť. Ide o plastový obdĺžnik zhotovený 3D tlačou, veľký asi ako stará kazeta pre Nintendo. Vnútri zariadenia sú vyrezané kanáliky, ktoré sa pretínajú. Každý z nich má široké i úzke časti ako rieka, ktorá sa v niektorých častiach rozširuje a v iných zužuje. Steny kanálikov sú hydrofilné, čo znamená, že priťahujú vodu.

Prostredníctvom série simulácií a experimentov výskumníci zistili, že keď zariadenie ponorili do vody a do kanála umiestnili plastový plavák v milimetrovej veľkosti, povrchové napätie vody spôsobilo, že stena odpudzovala plavák. Ak bol plavák v úzkej časti kanála, presunul sa do širokej časti, kde mohol plávať čo najďalej od stien. Keď sa plavák ocitol v širokej časti kanála, bol uväznený v jeho strede, kde ho držali odpudivé sily medzi stenami a plavákom.

Keď sa zariadenie vytiahne z vody, odpudivé sily sa menia podľa toho, ako sa mení tvar kanála. Ak sa plavák na začiatku nachádzal v širokom kanáli, pri poklese hladiny vody sa môže ocitnúť v úzkom kanáli a musí sa presunúť doľava alebo doprava, aby našiel širšie miesto. Výskumníci potom k plavákom pripojili mikroskopické vlákna. Keď sa menila hladina vody a plaváky sa v kanáloch posúvali doľava alebo doprava, vlákna sa navzájom prepletali.

Tím potom pridal tretí plavák s vláknom a navrhol sériu kanálov na pohyb plavákov v pletenci. Úspešne tak spletali mikrometrové kevlarové vlákna. Spleť bola rovnaká ako tradičný trojpramenný vlasový vrkoč, ibaže každé vlákno bolo 10-krát tenšie ako ľudský vlas.

Výskumníci potom ukázali, že aj samotné plaváky môžu byť mikroskopické. Vyrobili stroje, ktoré dokázali zachytiť a premiestniť koloidné častice s veľkosťou 10 mikrometrov, aj keď stroje boli tisíckrát väčšie. Ďalším cieľom tímu je navrhnúť zariadenia, ktoré dokážu súčasne manipulovať s mnohými vláknami, so zámerom vytvoriť vysokofrekvenčné vodiče.

Zdroj: eurasiareview.com.

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať