Teadlased Lawrence Berkeley Laboratooriumist ning California Ülikoolist valmistasid uue nanomõõtmetega mootori, mis suudab ringi ajada endast ligi 4000 korda suuremat ketast. Mootorit hoiab töös nn. plasmooniline efekt, ning seadet saaks kasutada üliväikeste objektide, näiteks DNA, manipuleerimiseks või nanoelektromehaaniliste masinate toitmiseks. Oma 100 nanomeetrise läbimõõduga näeb mootor välja justkui pisike tuuleveski, mistõttu teadlased seda ‘valgusveskiks’ kutsuvad.
Juba kaua on teatud, et nanoobjektide liigutamiseks saab kasutada valgust, sest footonitel on olemas nii impulss kui ka impulsimoment. Kandes footonite impulssi üle objektidele, saadakse optiline jõud, mida on võimalik kasutada lõksupüüdmiseks(näiteks optilistes pinsettides) ning jahutamiseks. Footonite impulsimomendi abil saab aga esile kutsuda mehaanilist jõumomenti, seda tänu valguse neeldumisele või hajumisele, kirjutab physicsworld.com.
Valgusveski
Oskus genereerida suuri optilisi jõumomente nanoskaalas oleks kasutatav mitmetes rakendustes, näiteks nanomehaanilistes andurites energiamuundamisel, samuti üliväikeste bioloogiliste molekulide avastamisel ning manipuleerimisel. Uurimustööd sisaldav artikkel ilmus ajakirjas Nature Nanotechnology.
Viimaste aastate jooksul on teadlased avastanud, et aine ja valguse vahelist vastasmõju saab suurendada kasutades ära metalli pinnal kollektiivselt ostsilleeruvaid elektrone – pinnaplasmone. Valgusvälja resoneerumisel plasmonitega see tugevneb – efekt, mida on juba edukalt kasutatud seesugustes tehnikates nagu üksikmolekuli detekteerimisel ning pinnaplasmonite Raman’i spektroskoopias(SERS).
Seda efekti Lawrence Berkeley töörühm, mida juhib Xiang Zhang, ära kasutaski, et valmistada nanoskaalas plasmooniline mootor, mis töötab otseselt valguse mõjul. Mootor on valmistatud kulla struktuuridest, mis koosnevad neljast väiksest vooluringist, millede resonantssagedused sõltuvad metalli geomeetriast ning dielektrilistest omadustest. 100 nanomeetrise läbimõõduga seade suudab pöörlema panna 2 mikromeetrise läbimõõduga ränidioksiidist ketta.
Kasutatava valguse lainepikkuse muutmisel saab mootorit panna pöörlema kindlas suunas ja kindla kiirusega. Näiteks pöörleb mootor 1mW võimsusega valguskiirega, mille lainepikkus on 810 nanomeetrit, valgustamisel vastupäeva sagedusega 0,3Hz. Valgustades sama võimsusega valguskiirega, ent 1700 nanomeetrise lainepikkusega valgusega, pöörleb ketas sama kiirusega, ent päripäeva.
Teadusartikkel “Light-driven nanoscale plasmonic motors“