Устройства, имеющие встроенные солнечные батареи и работающие от энергии света являются в наше время достаточно распространенным явлением. Но группе шведских ученых из Технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) удалось создать нечто другое — крошечные «мета-транспортные средства», которые управляются и приводятся в действие только потоками падающего на них света.

Основой одного экземпляра микротранспортного средства является плоская пластина, толщиной 1 микрометр и шириной 10 микрометров. Верхняя поверхность этой пластины представляет собой так называемую метаповерхность, на ней в особом порядке расположены наночастицы определенной формы, которые дают всей метаповерхности возможность взаимодействовать со светом «интересным и необычным способом».

Пока такие микро-мета-кары могут действовать только в водной среде. На их верхнюю метаповерхность направляется сфокусированный свет особого вида лазера, излучающего так называемые плоские волны. Ученые обнаружили, что путем изменения интенсивности и поляризации света можно не только заставить двигаться эти крошечные устройства, но и управлять скоростью и направлением их движения. В своих экспериментах ученым удалось обеспечить прохождение микро-мета-каром сложной траектории при помощи лазера, которым управлял компьютер по достаточно сложному алгоритму.

«Согласно третьему закону Ньютона, каждое действие вызывает равное по силе и противоположное по направлению противодействие. В данном случае, когда свет попадает на метаповерхность и отражается в другом направлении, метаповерхность начинает двигаться в противоположном направлении» — пишут ученые, — «Можно еще представить, что метаповерхность и свет — это два шара на бильярдном столе, которые после удара сталкиваются и разлетаются в разные стороны».

В своих экспериментах ученые использовали микро-мета-кары для транспортировки других микроскопических объектов — крошечного шарика из полистирола и частиц различных типов. Эти эксперименты показали, что развиваемого под воздействием света толкающего усилия достаточно для перемещения объектов, которые в 15 раз по размерам и по массе превосходят само микроустройство.

Ученые прогнозируют, что в будущем подобные микроскопические устройства с метаповерхностями смогут стать активными компонентами так называемых микро- и нанофабрик, в недрах которых будут создаваться и собираться различные предметы и устройства, включая электронные, механические и устройства биологической природы. Также такие активные компоненты смогут обеспечить перемещение живых клеток и других биологических частиц в пределах всевозможных лабораторий-на-чипе и других исследовательских установок.

[embedded content]