2022-04-22 14:13

带有光驱动纳米马达的微型无人机

Microdro<em></em>nes with light-driven nanomotors

手持激光笔在“发射”时不会产生明显的反冲力——即使它发射的是定向光粒子流。这是因为它的质量非常大,而光粒子离开激光指针时产生的反冲脉冲非常小。

然而,人们早就清楚,光学反冲力确实可以对相应的小粒子产生非常大的影响。例如,彗星的彗尾远离太阳的部分原因是由于光压力。通过光帆推动轻型航天器的问题也被反复讨论,最近的讨论与“射星”项目有关,该项目将向半人马座阿尔法星发射一支微型航天器。

普通的四轴飞行器滴nes作为模型

在《自然-纳米技术》杂志上,由伯特·赫克特教授(纳米光学组实验物理学主席)领导的物理学家们首次表明,在水环境中,光不仅可以有效地推动微米大小的物体,但也要在一个具有所有三个自由度(两个平动加一个转动)的表面上精确地控制它们。

在此过程中,他们受到了普通四旋翼无人机的启发,这种无人机有四个独立的旋翼,可以完全控制运动。这种控制的可能性为通常极其困难的处理纳米和微物体提供了全新的选择,例如,纳米结构的组装,具有纳米精度的表面分析,或在生殖医学领域。

Microdro<em></em>nes with light-driven nanomotors四轴飞行器和微型无人机的尺寸比较。信贷:吴(音译

多至4个轻型纳米马达的聚合物磁盘

Würzburg微型无人机由直径2.5微米的透明聚合物圆盘组成。这个磁盘中嵌入了多达四个独立寻址的金纳广州捐卵米马达。

“这些电机是基于Würzburg-that is开发的光学天线,尺寸小于光波长的微小金属结构,”赫克特研究小组的博士后吴晓飞(音译)说。“这些天线是专门为接收圆偏振光而优化的。这使电机接收光,无论无人机的方向,这是至关重要的适用性。在进一步的步骤中,接收到的光能然后由电机以特定的方向发射,以产生光反冲力,这取决于偏振的旋转感(顺时针或逆时针)和两种不同波长的光。”

只有有了这个想法,研究人员才能有效而精确地控制他们的微型无人机。由于无人机的质量非常小,可以实现极端加速度。

微型无人机的开发具有挑战性。它始于2016年,当时大众基金会(VW Foundation)为高风险项目提供了一笔研究拨款。

精确制造英航基于单晶金

纳米马达的精密制造对微型无人机的功能至关重要。使用加速氦离子作为从单晶金上切割纳米结构的手段已经被证明是一个游戏规则的改变者。在进一步的步骤中,无人机机体是使用电子束光刻技术生产的。最后,无人机必须从基板上分离并进入解决方案。

在进一步的实验中,一个反馈回路正在实施,以自动纠正外部影响对微型无人机,以更精确地控制他们。此外,研究小组还努力完成控制选项,以便控制无人机在地面上的高度。当然,另一个目标是将功能性工具安装到微型无人机上。