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(xué)領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊新近研發(fā)出一種由光驅(qū)動的微型齒輪，直徑僅幾十微米，甚至能夠嵌入一根頭發(fā)絲中。這為開發(fā)微米尺度的芯片內(nèi)微電機系統(tǒng)鋪平了道路。

哥德堡大學(xué)近日發(fā)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(fēng)力渦輪機無處不在。多年來，科學(xué)界一直試圖將齒輪進(jìn)一步微型化，用于制造微型電機系統(tǒng)，但由于傳統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)在構(gòu)建和耦合上的復(fù)雜性，相關(guān)研究長期止步于0.1毫米的尺寸瓶頸。

該研究團(tuán)隊提出一種替代方法突破了這一限制。他們利用標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)，在微芯片上制造出硅基的帶有光學(xué)超表面的微型齒輪，其直徑僅幾十微米，運動精度可達(dá)亞微米級。實驗顯示，當(dāng)激光照射在超表面上，齒輪便能旋轉(zhuǎn)；激光強度決定轉(zhuǎn)速，而改變光的偏振方向則能控制旋轉(zhuǎn)方向。

據(jù)研究人員介紹，用該方法設(shè)計的光驅(qū)動齒輪不僅可以單獨旋轉(zhuǎn)，還能形成齒輪傳動系統(tǒng)，由其中一個光驅(qū)動齒輪帶動整個齒輪鏈條運轉(zhuǎn)。光驅(qū)動優(yōu)勢在于無需與機器產(chǎn)生固定接觸，且易于控制，這為微電機擴展到復(fù)雜微系統(tǒng)提供了可能。

研究人員認(rèn)為，這一成果為微納尺度機械動力學(xué)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(xì)胞大小相當(dāng)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。例如，用該技術(shù)制造的微電機可作為人體內(nèi)的“微型泵”，用于調(diào)節(jié)液體流動；此外還有望用于光學(xué)操控、顆粒處理以及開發(fā)微流控芯片實驗室系統(tǒng)等方面。

相關(guān)論文近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》上。