Ένα πλατινένιο βιολί μικρότερο από μια ανθρώπινη τρίχα: Η νανοτεχνολογία ανεβάζει τη μουσική σε αόρατη κλίμακα

Η δυνατότητα κατασκευής αντικειμένων σε απίστευτες κλίμακες είναι πλέον πραγματικότητα χάρη στις τελευταίες εξελίξεις στη νανοτεχνολογία. Από το Ηνωμένο Βασίλειο, ένα Μια ομάδα φυσικών στο Πανεπιστήμιο Loughborough κατάφερε να δημιουργήσει ένα πλατινένιο βιολί τόσο μικροσκοπικό που μπορεί εύκολα να τοποθετηθεί περίπου στο πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας.Αν και δεν χρησιμοποιείται για την αναπαραγωγή μουσικής, η ύπαρξή του αποτελεί ορόσημο στην επιστήμη και τη μηχανική υλικών.

Πίσω από αυτό το τεχνολογικό επίτευγμα κρύβεται η επιθυμία να δείξουμε, με οπτικό και κατανοητό τρόπο, πόσο μακριά έχει φτάσει ο χειρισμός της ύλης σε νανομετρική κλίμακαΤο μικροσκοπικό όργανο, μικρότερο από τους περισσότερους μονοκύτταρους οργανισμούς, σηματοδοτεί ένα νέο στάδιο στα πειράματα νανολιθογραφίας και συμβολίζει τι μπορεί να επιτευχθεί όταν η επιστήμη και η δημιουργικότητα συμβαδίζουν.

Ένα επιστημονικό κατόρθωμα σε μικρογραφία

Το μικρό βιολί μετρά Μήκος 35 μικρά και πλάτος 13 (ένα μικρό είναι ένα εκατομμυριοστό του μέτρου), γεγονός που του επιτρέπει να είναι μικρότερο από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας, η οποία κυμαίνεται μεταξύ 17 και 180 μικρών. Αυτό το επίτευγμα δεν προέκυψε τυχαία: η ομάδα έψαχνε για δοκιμάσει την αποτελεσματικότητα του νέου συστήματος θερμικής νανολιθογραφίας, μια τεχνολογία αιχμής που επιτρέπει τη δημιουργία μοτίβων και δομών με πρωτοφανή ακρίβεια σε τσιπ και άλλα υλικά.

Για να το θέσουμε στο πλαίσιο, αρκεί να επισημάνουμε ότι Αυτό το βιολί είναι ακόμη μικρότερο από κάποια βραδύπορα, αυτοί οι μικροοργανισμοί που είναι γνωστοί για την αντοχή τους σε ακραίες συνθήκες. Η ακραία σμίκρυνση προσφέρει, εκτός από την ιστορία, τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση σε βιομηχανίες όπως η ηλεκτρονική, η ιατρική και η αποθήκευση δεδομένων.

Κέλι Μόρισον, καθηγητής υπεύθυνος για το έργο, μαζί με ειδικούς όπως η Naëmi Leo και ο Arthur Coveney, εξήγησαν ότι επέλεξαν το βιολί όχι μόνο λόγω της τεχνικής του δυσκολίας, αλλά και λόγω της συμβολικής του σημασίας. Η χειρονομία «παίζεις το μικρότερο βιολί του κόσμου» είναι παγκοσμίως γνωστή ως ένας σαρκαστικός τρόπος απάντησης σε υπερβολικά παράπονα., και έγινε δημοφιλές στην τηλεόραση από τη δεκαετία του 70, καθιστώντας το ένα από τα εμβλήματα σε viral σειρές και τραγούδια.

Η Διαδικασία Δημιουργίας: NanoFrazor και Προηγμένη Λιθογραφία

Η επίτευξη ενός κομματιού αυτού του επιπέδου απαιτεί συνδυασμός υλικών και απόλυτος έλεγχος του περιβάλλοντοςΗ διαδικασία ξεκινά με την επικάλυψη ενός μικροτσίπ με δύο στρώσεις υλικό που ονομάζεται «αντίσταση», το οποίο είναι ευαίσθητο στη θερμότητα και το φως. Αυτό το τσιπ τοποθετείται μέσα σε ένα ερμητικό «ντουλαπάκι», όπου ούτε η σκόνη ούτε η υγρασία μπορούν να αλλοιώσουν το αποτέλεσμα..

Το πραγματικό αστέρι της διαδικασίας είναι το ΝανοΦραζόρ, Μια υπερσύγχρονη ελβετική μηχανή που χρησιμοποιεί μια εξαιρετικά λεπτή, θερμαινόμενη άκρη για να «σχεδιάσει» το σχέδιο του βιολιού με νανομετρική ακρίβειαΜέσω αυτού του ανιχνευτή, το περίγραμμα και οι λεπτομέρειες χαράσσονται με τατουάζ στο πάνω στρώμα του φωτοευαίσθητου υλικού.

Στη συνέχεια, το κάτω στρώμα αφαιρείται για να αποκαλυφθεί η κοιλότητα του βιολιού, πάνω από την οποία τοποθετείται ένα στρώμα. πολύ λεπτή μεμβράνη πλατίναςΤέλος, ένα λουτρό ακετόνης αφαιρεί τα υπολείμματα, αφήνοντας μόνο τη λαμπερή σιλουέτα του μικροσκοπικού οργάνου στο τσιπ. Ολόκληρη η διαδικασία χάραξης και εμφάνισης μπορεί να ολοκληρωθεί σε περίπου τρεις ώρες, αν και η τελειοποίηση των βημάτων για την επίτευξη ενός καθορισμένου αποτελέσματος απαιτούσε μήνες εργασίας και διάφορες δοκιμές.

Ανάμεσα στις πιο εκπληκτικές λεπτομέρειες του βιολιού είναι: η πιστότητα με την οποία αναπαράγεται το σώμα, τα πλάγια φα και ακόμη και οι χορδές, τα οποία μπορούν να έχουν πάχος μόλις 100 νανόμετρα και είναι διατεταγμένα με μεγάλη ακρίβεια χρησιμοποιώντας ατομικά δυναμοσκόπια.

Επιπτώσεις και πιθανές εφαρμογές της νανοτεχνολογίας

Αυτό το βιολί δεν λειτουργεί ως μουσικό όργανο, αλλά παρέχει σαφείς ενδείξεις για τις δυνατότητες της σύγχρονης νανοτεχνολογίαςΤο σύστημα νανολιθογραφίας που κατέστησε αυτό δυνατό όχι μόνο χρησιμεύει στη μοντελοποίηση μικρογραφιών έργων, αλλά υπόσχεται επίσης να μεταμορφώσει τομείς όπως η πειραματική φυσική, η κατασκευή ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και η δημιουργία εξαιρετικά συμπαγών αισθητήρων και βιοϊατρικών συσκευών.

Επί του παρόντος, οι ερευνητές χρησιμοποιούν αυτές τις διαδικασίες για να αναλύσουν πώς η ύλη ανταποκρίνεται σε ερεθίσματα όπως το φως, η θερμότητα, ο μαγνητισμός ή ο ηλεκτρισμός. Η κατανόηση αυτών των αλληλεπιδράσεων σε τόσο μικρή κλίμακα είναι απαραίτητη για το σχεδιασμό εξαρτημάτων που μπορούν φέρνουν επανάσταση σε όλα, από την πληροφορική μέχρι την ενεργειακή απόδοση.

Ορισμένες γραμμές εργασίας κινούνται ήδη προς την ολοκλήρωση των κβαντικά υλικά σε τσιπς, το οποίο θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα μαγνητικά συστήματα αποθήκευσης και διαμορφώνουν πολύ πιο γρήγορες και πιο βιώσιμες συσκευές.

Ένα επιστημονικό και πολιτιστικό σύμβολο

Η επιλογή του βιολιού ως απόδειξη της ιδέας αποτελεί επίσης ένα παράδειγμα του πώς η επιστήμη μπορεί να αλληλεπιδράσει με την ποπ κουλτούρα και να επιστήσει δημιουργικά την προσοχή σε τεχνικά ζητήματα. Η έκφραση «μπορείτε να ακούσετε το μικρότερο βιολί του κόσμου» αποτελεί εδώ και καιρό μέρος της συλλογικής φαντασίας και, κάνοντάς την πραγματικότητα, Οι ερευνητές καλούν το κοινό να αμφισβητήσει τη χρησιμότητα και τις προκλήσεις της εργασίας σε αυτές τις κλίμακες, που είναι αδύνατο να τα δει κανείς με γυμνό μάτι.

Αυτό το πείραμα Δεν θα ήταν δυνατό χωρίς μια διεπιστημονική ομάδα, ικανός να συνδυάζουν γνώσεις φυσικής, χημείας, μηχανικής, ακόμη και επιστημονικής επικοινωνίαςΗ επίδειξη ότι τέτοια λεπτομερή αντικείμενα μπορούν να μοντελοποιηθούν στην άκρη μιας μικροβελόνας ανοίγει την πόρτα σε μελλοντικές εφαρμογές στην κβαντική υπολογιστική, στις ιατρικές συσκευές και στους έξυπνους αισθητήρες.

Το πλατινένιο βιολί μήκους 35 μικρών καθιστά σαφές ότι το Η νανοτεχνολογία είναι έτοιμη να μεταμορφώσει ολόκληρες βιομηχανίεςΦαινομενικά ανεκδοτολογικές χειρονομίες μπορούν να γίνουν ο σπόρος προόδων που θα επηρεάσουν την καθημερινή ζωή πολύ περισσότερο από όσο νομίζουμε. Η καινοτομία σε νανοκλίμακα συνεχίζει να ανοίγει το δρόμο για ένα μέλλον γεμάτο με προηγουμένως αδιανόητες δυνατότητες.