Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. «Световая мельница», предложенная в 1872 году сэром Уильямом Круком (если взять отсюда, то будет крутиться).
Рис. 2. Конструкция устройства, предложенного авторами. Золотой пропеллер (радиус 100 нм, толщина 30 нм) помещён между двумя пластинами SiO2, размером 2,2 * 2,2 * 0,3 микрона каждая.
Рис. 3. Вращение пропеллера при различных значениях "лямбда"; (810 нм – вверху и 1700 нм – внизу).
Рис. 4. Зависимость силы, развиваемой золотым пропеллером (вверху) и его скорости вращения (внизу) от длины волны падающего света.
Рис. 5. Мультимоторные системы позволяют увеличить КПД системы в 2 раза.
И еще вертолёт, ссылка на видео здесь...

Наноплазмоника на марше

Ключевые слова:  микродвигатели, плазмонный резонанс

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

17 октября 2010

Первые успехи по созданию двигателей, работающих под действием света, относятся к 1873 году. Именно тогда британский учёный, член Королевского научного общества сэр Уильям Крукс (William Crookes) предложил конструкцию устройства, которое он назвал «световой мельницей». Устройство представляет собой вакуумированный стеклянный сосуд. В центр сосуда помещён четырёхлопастной пропеллер, который при освещении начинает вращаться (рис. 1). Аналогичные опыты, посвящённые исследованию давления света, в начале ХХ века проводил русский учёный Пётр Николаевич Лебедев.

В наступившем XXI веке удалось решить данную проблему на наноуровне. В работе «Light-driven nanoscale plasmonic motors», опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, авторами показана возможность создания с помощью литографической техники плоских золотых пропеллеров, заключённых между двумя пластинами из диоксида кремния (рис. 2). При облучении устройства электромагнитным излучением оно начинает вращаться вокруг своей оси. Таким образом, золотой наномотор способен приводить в движение объекты, которые больше его по объему в 4000 раз! Причём направление и скорость вращения зависят от выбранной длины волны электромагнитного излучения (см. рис. 3 и короткое видео внизу). По полученным в работе данным зависимость силы, создаваемой маленьким мотором, от длины волны облучающего его лазера имеет два абсолютных максимума в районе 800 и 1800 нм. При этих же длинах волн наблюдаются максимальные скорости вращения образца (см. рис. 4). Данные значения λ соответствуют двум частотам плазмонного резонанса в металлическом золоте, который и является движущей силой вращения пропеллера.

Повысить КПД работы механизма можно путём заключения нескольких золотых пропеллеров в одно устройство (рис. 5). Например, в случае одновременной работы четырёх пропеллеров в одном SiO2 диске, его скорость вращения становится равной скорости одномоторной системы, несмотря на двойное уменьшение мощности источника света. То есть КПД системы возрастает в 2 раза. Возможное практическое применение своего изобретения авторы работы видят в создании световых моторов для наноразмерных механических систем, а также для in vivo манипуляций с двойной спиралью ДНК (её свёртки и развёртки).

Росляков Илья, Варечкина Елена, Чеботаева Галина, факультет наук о материалах МГУ


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
Результат семинаров по статьям и обсуждения темы со студентами ФНМ и химического факультета МГУ. Подбор большинства статей для обсуждения - Лев Трусов (ФНМ МГУ).
Хотелось понять пондеромоторный механизм взаимодействия излучения и золотого пропеллера, почему вращается пропеллер? Как мне помнится, для возбуждения поверхностного плазмона нужна граница раздела сред у которых разнознаковая диэлектрическая проницаемость. В данном случае одна среда золото, вторая окись кремния, хотя не исключается и воздушная среда в контакте с золотом
Владимир Владимирович, 20 октября 2010 22:29 
Изумительная статья!
(И краткое описание забавное )

Не случайно-таки "гаммадион" - символ Солнца!
Режабек Борис Георгиевич, 23 октября 2010 22:52 
Только не надо убеждать студентов, что мельница Крукса вертится под давлением света! Физики знают, что это не так. Вопрос к студентам - а как?
А заодно - как это плазмонам удаётся раскрутить вертушку? Что и от чего здесь отталкивается?

Называть свастику изысканным словом "гаммадион" тоже вряд ли стоит. Ну да, солярный знак, конечно... Однако было давно написано:

Без символики прорвись, попробуй к власти-ка!
Но символики субстанция капризна.
Запах Гитлера трудней отмыть от свастики,
чем Сион отковырять от сионизма.
Владимир Владимирович, 23 октября 2010 23:39 
Вертушка отталкивается от света (эффективно отражая/рассеивая световой поток с изменением фазы своими четырьмя лопастями-контурами гаммадиона, функционирующими на основе плазмонного резонанса).

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Из жизни шариков: больших и маленьких
Из жизни шариков: больших и маленьких

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Пластырь по мотивам колючек кактуса быстро и эффективно собирает капли пота для анализа. Как нож сквозь масло, или секреты резки полимеров. Алмазное стекло из фуллеренов. Есть только миг: метаморфозы антиферромагнитного кристалла в терагерцовом импульсе. Лазерная нарезка струи или оптофлюидный резонанс.

С Новым годом!
Мы надеемся, что Новый год принесет всем удачи, новые достижения, откроет перспективы и сделает мир лучше. Поздравляем всех с Новым годом!

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Электронные материалы Заочной Научно - Технологической Школы - 2021
А.А.Семенова, Е.А.Гудилин, коллектив авторов
С 15 ноября по 15 декабря 2021 в рамках XVI Всероссийской Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" проведено подготовительное мероприятие для потенциальных участников Олимпиады - Заочная Научно-Технологическая Школа (ЗНТШ'2021). В этой статье собраны основные факты и сборник электронных материалов ЗНТШ.

Десять лет перовскитной солнечной энергетики
Е.А.Гудилин , Mend Comm, А.Б.Тарасов, Н.Н.Удалова, А.А.Петров, другие авторы
Журнал Mendeleev Communications опубликовал виртуальный специальный выпуск «Ten years of hybrid perovskite photovoltaics and optoelectronics in the mirror of MAPPIC 2020 meeting»

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.