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(duì)新近研發(fā)出一種由光驅(qū)動(dòng)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(jī)系統(tǒng)鋪平了道路。

哥德堡大學(xué)近日發(fā)布新聞公報(bào)說，齒輪是人類機(jī)械文明的重要部件，從鐘表、汽車到機(jī)器人和風(fēng)力渦輪機(jī)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(jī)系統(tǒng)，但由于傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)在構(gòu)建和耦合上的復(fù)雜性，相關(guān)研究長(zhǎng)期止步于0.1毫米的尺寸瓶頸。

該研究團(tuán)隊(duì)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(yùn)動(dòng)精度可達(dá)亞微米級(jí)。實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)激光照射在超表面上，齒輪便能旋轉(zhuǎn)；激光強(qiáng)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(jì)的光驅(qū)動(dòng)齒輪不僅可以單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，還能形成齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，由其中一個(gè)光驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)整個(gè)齒輪鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)。光驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)在于無需與機(jī)器產(chǎn)生固定接觸，且易于控制，這為微電機(jī)擴(kuò)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(jī)械動(dòng)力學(xué)提供了全新思路。通過用光取代笨重的機(jī)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(jī)。

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(jī)可作為人體內(nèi)的“微型泵”，用于調(diào)節(jié)液體流動(dòng)；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(shí)驗(yàn)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。