Göteborg Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, mikrometre boyutlarında, ışıkla çalışan dişliler geliştirdiklerini açıkladı. Bu, teknoloji dünyasında ihtilal yaratacak bir adım olarak görülüyor. Zira, üretilen bu dişliler, bir saç telinin içine sığabilecek kadar küçük ve gelecekteki mikro motorlar için büyük bir potansiyel taşıyor.
Dişliler, ömrün çabucak her alanında karşımıza çıkıyor. Saatler, otomobiller, robotlar ve rüzgar türbinleri üzere pek çok teknolojik eserde bu küçük sistemler kullanılır. Fakat, son 30 yıl boyunca araştırmacılar, mikro motorlar üretmek için daha da küçük dişliler geliştirmeye çalıştı. Ancak bu minyatür dişlileri hareket ettirmek için gereken tahrik sistemlerini üretmek, şimdiye kadar pek mümkün olamamıştı. Klasik motorlar, küçük dişlileri çalıştırmakta yetersiz kaldı ve ilerleme, 0,1 milimetre boyutunda sıkışıp kalmıştı.
Işıkla çalışan dişliler: Yeni bir devir başlıyor
Göteborg Üniversitesi’nden araştırmacılar, bu sorunu aşmak için alışılmış mekanik tahrik sistemlerini terk etti ve dişlileri lazer ışığıyla direkt hareket ettirmeyi başardı. Yani, dişliler artık ışıkla çalışacak formda tasarlanmış durumda. Araştırmacılar, optik metamalzeme ismi verilen özel yapılar kullanarak, nanometre ölçeğinde ışığı denetim edebilen mikro makineler geliştirdi.
Bu metamalzemeler, klasik litografi usulleriyle, silikon üzerinde mikroçipler oluşturularak üretildi. Dişlilerin çapı yalnızca birkaç on mikrometreye kadar küçültüldü. Bu dişliler, lazer ışığı ile harekete geçirilebiliyor. Işık yoğunluğuyla sürat denetimi yapılabilirken, ışığın polarizasyonu değiştirilerek dişlilerin istikameti de değiştirilebiliyor.
Araştırmanın baş muharriri olan Gan Wang, Göteborg Üniversitesi’nde yumuşak unsur fiziği üzerine çalışmalar yapan bir akademisyen. Wang, yeni geliştirdikleri ışıkla çalışan dişlilerin, büsbütün farklı bir düşünme biçimini ortaya koyduğunu vurguluyor: “Işıkla çalışan bir dişlinin, tüm mekanizmayı hareket ettirebildiği bir dişli grubu inşa ettik. Ayrıyeten, bu dişliler, dönüşü doğrusal harekete dönüştürme, periyodik hareketler yapma ve mikroskobik aynalarla ışığı saptırma üzere fonksiyonlar de gerçekleştirebiliyor.“
Wang, bu yeni motorların, lazer ışığının sabit bir fizikî temas gerektirmemesi ve kolaylıkla denetim edilebilmesi sayesinde, mikro ölçekte çok daha karmaşık sistemlere entegre edilebileceğini belirtiyor. Ayrıyeten, bu tıp makinelerin mikro sistemler için büyük bir potansiyel sunduğunu söylüyor: “Mekanik yapıları, ışıkla denetim ederek boyut mahzurunu aşabiliriz.”
Bir saç teli kadar küçük
Yeni geliştirilen mikro motorlar o kadar küçük ki, bir saç telinin içine sığabiliyor. Gan Wang, bu yeni teknolojinin tıbbi uygulamalar için de büyük bir potansiyel taşıdığını düşünüyor. Araştırmacılar, gelecekte bu mikro motorların, hücre boyutundaki parçacıkları işleyebilecek, hatta insan bedeninde kullanılan çip üstü laboratuvar sistemlerine entegre edilebilecek hale gelmesini hayal ediyorlar.
Bir dişli çark, sadece 16-20 mikrometre boyutunda olabiliyor. Bu boyutta, insan hücrelerinin boyutlarıyla benzerlik gösteriyor. Wang, bu mikro motorların tıbbî alanlarda kullanılabileceğine inanıyor ve “bu motorları, insan bedeninde çeşitli akışları düzenlemek için bir pompa olarak kullanabiliriz. Ayrıyeten, bu cins motorlar, açılıp kapanan valfler üzere fonksiyonlar görebilir” diyor.
Bu yeni teknolojinin en değerli avantajı, ışıkla çalışan motorların mikro sistemlere basitçe entegre edilebilmesi ve epeyce küçük boyutlarda yüksek performans sergileyebilmesi. Bu da, gelecekte daha verimli, daha küçük ve daha karmaşık makinelerin üretimini mümkün kılacak. Örneğin, minyatür robotlar, mikro robot cerrahisi yahut biyoteknolojik uygulamalar üzere alanlarda kullanılabilecek motorlar, tıp ve mühendislik dünyasında ihtilal yaratabilir.
