مهندسانی از دانشگاه یاله امریکا نشان داده‌اند که می‌توان با استفاده از انرژی نور، نانوماشین‌ها را به حرکت درآورد. این نتیجه می‌تواند منجر به ساخت افزاره‌های مکانیکی تماماً نوری از مدارهای فوتونیکی نانومقیاس شود.
راه‌اندازی نانوماشین‌ها با انرژی نور
مهندسانی از دانشگاه یاله امریکا نشان داده‌اند که می‌توان با استفاده از انرژی نور،
نانوماشین‌ها را به حرکت درآورد. این نتیجه می‌تواند منجر به ساخت افزاره‌های
مکانیکی تماماً نوری از مدارهای فوتونیکی نانومقیاس شود.
این کار به طور موفقیت‌آمیزی توانسته‌است دو موضوع تحقیقاتی مهم و نوظهور
نانوفوتونیک و نانومکانیک را با هم ترکیب کند و ساخت هم‌زمان مؤلفه‌های مکانیکی
و فوتونیکی ریز را روی یک تراشه سیلیکونی امکانپذیر سازد.
اگرچه نیروی حاصل از فوتون‌ها آنقدر ضعیف است که در زندگی روزمره قابل احساس
نیست؛ولی می‌توان آن را با متمرکز کردن بر روی مدارهای فوتونیکی نانومتری به
شدت افزایش داد.
تاکنون نیروی حاصل از نور در روشی به نام “انبرک‌های نوری”، فقط در جابه‌جایی
اشیای کوچک استفاده شده است. این انبرک‌ها با به دام انداختن اشیای میکرومتری
در کانون لیزر کار می‌کنند. این روش اجازه برداشتن و به حرکت درآوردن اشیا را
با استفاده از لیزر می‌دهد. هم‌اکنون، هونگ تانگ و همکارانش این روش را یک قدم
به جلوتر برده‌اند و نشان داده‌اند که با استفاده از انرژی نور می‌توان کل
افزاره نیم‌رسانا را به حرکت درآورد.
این محققان نشان داده‌اند که هنگام عبور دادن نور متمرکز از داخل یک مشدد
فوتونیکی نانومکانیکی آزاد(که مانند یک موجبرِ نوری عمل می‌کند)مشدد خم می‌شود.
نیروی نوری که این جابه جایی را ایجاد می کند، می‌تواند به صورت تغییر ایجاد
شده در اتصال بین مشدد و زیرلایه اندازه‌گیری گردد. تانگ و همکارانش می‌گویند
که این نیرو(که دارای اندازه هشت پیکونیوتون بر میکرومتر بر میلی‌وات است) برای
حرکت دادن ماشین‌های نانومقیاس بر روی یک تراشه کافی است.
نیروی نوری که در این روش تازه تولید می‌شود، دارای جهتی عمود بر جهت تابش
باریکه نوری است. این موضوع با سیستم‌های قبلی که در آنها نیروی وارد شده در
مسیر انتشار باریکه نوری بود، تفاوت دارد، یعنی دیگر نیازی به پیکربندی‌های
شامل آینه‌ها و کاواک‌ها، که به سختی در سیستم‌های تراشه‌ای مجتمع قابل جاسازی
هستند، نیست. تانگ گفت: “این همه ماجرا نیست؛ نیروی نوری ذاتاً سریع است و می‌تواند
در راه‌اندازی افزاره‌های نانومکانیکی در فرکانس‌های بسیار بالا مورد استفاده
قرار گیرد و شاید بتواند از مقدار فعلی آن که در حدود چند گیگا هرتز است نیز
فراتر رود.”
او توضیح داد که اندازه این نیرو تقریباً هم اندازه با سایر نیروهای مرسومی
نیروهای مغناطیسی و الکترواستاتیکی است که در حرکت نانوافزاره‌ها استفاده می‌شوند؛
با این تفاوت که دیگر نیازی به نیروهای خارجی نیست. همه این‌ها به معنی آن است
که در آیندۀ نزدیک ساخت یک سیستم کاملاً فوتونیکی نانوالکترومکانیکی با حسگرها
و راه‌انداز‌های مجتمع نوری ممکن خواهد شد.
این محققان نتایج خود را در مجلهNature منتشر کرده‌اند.
