Platínu fiðla minni en mannshár: Nanótækni færir tónlist á ósýnilegan skala

Möguleikinn á að smíða hluti á óhugsandi skala er nú orðinn að veruleika þökk sé nýjustu framþróun í nanótækni. Frá Bretlandi, a Teymi eðlisfræðinga við Loughborough-háskóla hefur tekist að búa til platínu-fiðlu sem er svo agnarsmátt að auðvelt er að koma henni fyrir á breidd mannshárs.Þótt það sé ekki notað til að spila tónlist, þá markar tilvist þess tímamót í efnisfræði og verkfræði.

Að baki þessu tæknilega afreki liggur löngunin til að sýna, á sjónrænan og skiljanlegan hátt, Hversu langt hefur meðferð efnis á nanómetraskala komið?Þetta litla tæki, minna en flestar einfrumungar, markar nýtt stig í nanósteinografíutilraunum og táknar það sem hægt er að áorka þegar vísindi og sköpunargáfa fara hönd í hönd.

Vísindalegt afrek í smækkaðri mynd

Litla fiðlan mælir 35 míkron að lengd og 13 á breidd (einn míkron er einn milljónasti úr metra), sem gerir það að verkum að þvermál hans er minna en mannshár, sem er á bilinu 17 til 180 míkron. Þessi árangur varð ekki til fyrir tilviljun: teymið var að leita að prófa virkni nýja hitauppstreymis nanólitografíukerfisins, nýjustu tækni sem gerir kleift að búa til mynstur og uppbyggingu með fordæmalausri nákvæmni á flögum og öðrum efnum.

Til að setja þetta í samhengi er nóg að benda á að Þessi fiðla er jafnvel minni en sumar tardigrade-dýr, þessar örverur sem eru frægar fyrir að þola öfgakenndar aðstæður. Öfgakennd smækkun býður, auk þessarar sögu, upp á möguleikann á að gjörbylta atvinnugreinum eins og rafeindatækni, læknisfræði og gagnageymslu.

Kelly Morrison, prófessor sem ber ábyrgð á verkefninu, ásamt sérfræðingum á borð við Naëmi Leo og Arthur Coveney, útskýrði að þau hefðu valið fiðluna ekki aðeins vegna tæknilegra erfiðleika hennar, heldur einnig vegna táknrænnar merkingar hennar. Bendingin „að spila á minnstu fiðlu í heimi“ er almennt þekkt sem kaldhæðnisleg leið til að bregðast við ýktum kvörtunum., og varð vinsælt í sjónvarpi frá áttunda áratugnum og varð táknmynd í veiruþáttum og lögum.

Sköpunarferlið: NanoFrazor og háþróuð steinþrykkjun

Að ná árangri í svona stórverki krefst samsetning efna og algjör stjórn á umhverfinuAðferðin hefst með því að húða örflögu með tveimur lögum af efni sem kallast „viðnám“, sem er viðkvæm fyrir hita og ljósi. Þessi flís er sett í loftþéttan „hanskahólf“ þar sem hvorki ryk né raki getur breytt niðurstöðunni..

Hin raunverulega stjarna ferlisins er NanoFrazor, Nýstárleg svissnesk vél sem notar afar fínan, hitaðan oddi til að „teikna“ fiðluhönnunina með nanómetra nákvæmni.Með þessum rannsakanda eru útlínur og smáatriði húðflúrað á efsta lag viðnámsins.

Neðsta lagið er síðan fjarlægt til að afhjúpa hola fiðlunnar, en yfir það er lag sett. mjög þunn platínufilmaAð lokum fjarlægir asetonbað leifarnar og skilur aðeins eftir glansandi útlínur litla tækisins á örgjörvanum. Hægt er að ljúka öllu etsunar- og framköllunarferlinu á um þremur klukkustundum, þó að það hafi krafist mánaða vinnu og ýmissa prófana að fullkomna skrefin til að ná fram skilgreindri niðurstöðu.

Meðal óvæntustu smáatriða fiðlunnar eru: sú nákvæmni sem líkaminn er eftirlíktur með, hliðar-f-in og jafnvel strengirnir, sem geta verið allt að 100 nanómetrar þykkar og eru raðaðar saman með mikilli nákvæmni með atómkraftssmásjá.

Áhrif og möguleg notkun nanótækni

Þessi fiðla er ekki nothæf sem hljóðfæri, en veitir skýr sönnun fyrir getu nútíma nanótækniNanólítografíukerfið sem gerði þetta mögulegt þjónar ekki aðeins til að módela smáverk, heldur lofar einnig að umbreyta sviðum eins og tilraunaeðlisfræði, framleiðslu rafrása og gerð afar smærri skynjara og líftæknitækja.

Eins og er nota vísindamenn þessar aðferðir til að greina hvernig efni bregst við áreitum eins og ljósi, hita, segulmagni eða rafmagni. Að skilja þessi víxlverkun á svo litlum skala er nauðsynlegt til að hanna íhluti sem geta... gjörbylta öllu frá tölvunarfræði til orkunýtingar.

Sumar starfsgreinar eru þegar farnar að færast í átt að samþættingu skammtafræðileg efni í flögum, sem gæti komið í stað segulgeymslukerfa og móta mun hraðari og sjálfbærari tæki.

Vísindalegt og menningarlegt tákn

Val á fiðlu sem sönnun á hugmyndinni er einnig dæmi um hvernig vísindi geta tengst vinsælli menningu og vakið skapandi athygli á tæknilegum málum. Orðatiltækið „þú heyrir minnstu fiðlu í heimi“ hefur lengi verið hluti af sameiginlegu ímyndunarafli og með því að gera það að veruleika, Rannsakendurnir hvetja almenning til að spyrja sig um gagnsemi og áskoranir þess að vinna á þessum skala, sem ómögulegt er að sjá með berum augum.

Þessi tilraun Þetta hefði ekki verið mögulegt án fjölgreinateymis, fær um að sameina þekkingu á eðlisfræði, efnafræði, verkfræði og jafnvel vísindalegri samskiptumSú staðreynd að hægt er að móta svona nákvæma hluti á oddi örnálar opnar dyrnar að framtíðarnotkun í skammtafræði, lækningatækjum og snjallskynjurum.

35 míkrona langa platínufiðlan gerir það ljóst að Nanótækni er í aðstöðu til að umbreyta heilum atvinnugreinumSögusagnir sem virðast vera óstaðfestar geta orðið fræ að framförum sem munu hafa miklu meiri áhrif á daglegt líf en við höldum. Nýsköpun á nanóskala heldur áfram að ryðja brautina fyrir framtíð fullri af áður óhugsandi möguleikum.