science >> Wetenschap >  >> Fysica

De kleinste microgrijper, gekweekt op optische vezels, wordt op afstand bediend met licht

De optische tang naast de kaken van een Formica polyctena mier ter vergelijking (composiet scanning elektronenmicroscoop (SEM) beeld met toegevoegde kleuren). De twee kaken (rood) sluiten wanneer licht door de optische vezels (lichtblauw) met een diameter van 125 micron wordt gestuurd, vergelijkbaar met de diameter van een mensenhaar. (Bron:UW Physics) Credit:UW Physics

Onderzoekers van de Faculteit Natuurkunde, Universiteit van Warschau, gebruikte de technologie van vloeibare kristallen elastomeer om een ​​reeks microtools te demonstreren die op optische vezels zijn gegroeid. De grijpers van 200 micrometer worden op afstand bestuurd, zonder elektrische bedrading of pneumatische buizen, met groen licht geleverd door de vezels - geabsorbeerde lichtenergie wordt direct omgezet in de werking van de grijperbekken.

Het grijpen van objecten is een fundamentele vaardigheid voor levende organismen, van de microscopisch kleine raderdiertjes, door de verbazingwekkende behendigheid van de menselijke hand, naar de kaken van roofvissen en zachte tentakels van reuzeninktvissen, en is ook van vitaal belang voor veel steeds kleiner wordende technologieën. Mechanische grijpers, elektrisch aangedreven, pneumatisch, hydraulische of piëzo-elektrische servo's, worden gebruikt op schalen tot op millimeters, maar hun complexiteit en behoefte aan krachtoverbrenging verhinderen miniaturisering.

Onderzoekers van de Faculteit Natuurkunde van de Universiteit van Warschau met collega's van de AGH University of Science and Technology in Krakau, Polen heeft nu microstructuren van vloeibaar kristalelastomeer gebruikt die van vorm kunnen veranderen als reactie op licht om een ​​door licht aangedreven microgereedschap te bouwen:optische tang. Het apparaat is gebouwd door twee buigkaken op de uiteinden van optische vezels ter grootte van een haar te laten groeien.

Vloeibare kristallijne elastomeren (LCE's) zijn slimme materialen die omkeerbaar van vorm kunnen veranderen onder verlichting met zichtbaar licht. In hun prototype wetenschappers combineerden de door licht aangedreven LCE's met een nieuwe methode om structuren op micrometerschaal te fabriceren:wanneer UV-licht door de optische vezel wordt gestuurd, aan de vezelpunt groeit een kegelvormige structuur. De door licht geïnduceerde mechanische respons van de aldus gegroeide microstructuur hangt af van de oriëntatie van moleculen in het elastomeerelement en kan worden gecontroleerd om buigende of samentrekkende micro-actuatoren te krijgen. De nieuwe elastomeergroeitechniek biedt gemakkelijk een verscheidenheid aan micrometerschaal, op afstand bediende functionele structuren - bouwstenen voor de microtoolbox.