Dall’Università di Göteborg arriva una scoperta che sembra uscita da un romanzo di fantascienza: micromotori, cioè ingranaggi microscopici che si muovono grazie alla luce laser e parliamo di componenti talmente piccoli da entrare nello spessore di un singolo capello umano e che potrebbero aprire la strada ai motori su chip più minuscoli della storia.
I micromotori: la sfida della miniaturizzazione
Gli ingranaggi sono ovunque: nelle auto, negli orologi, nei robot e perfino nelle turbine eoliche. Da oltre trent’anni gli scienziati cercano di riprodurre queste strutture su scala micro, per costruire motori miniaturizzati. Il problema? Non si riusciva a scendere sotto i 0,1 millimetri: le catene meccaniche tradizionali erano troppo grandi e complicate da replicare in formati così ridotti.
La svolta: niente ingranaggi meccanici, solo luce
I ricercatori di Göteborg hanno trovato la soluzione abbandonando il concetto classico di trasmissione meccanica e al suo posto, usano laser e metamateriali ottici, cioè minuscole strutture che intrappolano e manipolano la luce su scala nanometrica.
Grazie alla litografia, gli scienziati hanno realizzato ingranaggi in silicio direttamente su microchip, con diametri di poche decine di micrometri; colpendo il metamateriale con un raggio laser, la ruota dentata inizia a girare; non solo: la velocità si regola con l’intensità della luce e la direzione di rotazione cambia modificando la polarizzazione del laser.
Un nuovo paradigma per la micro-meccanica
“Abbiamo costruito una catena di ingranaggi in cui un singolo ingranaggio, mosso dalla luce, mette in movimento tutto il sistema“, spiega Gan Wang, primo autore dello studio; oltre a ruotare, questi meccanismi possono trasformare il moto circolare in lineare, compiere movimenti periodici o persino controllare microspecchi in grado di deviare la luce.
Questa soluzione elimina il bisogno di collegamenti meccanici ingombranti e apre la strada a microsistemi complessi, alimentati esclusivamente da laser. Un approccio che, secondo gli stessi ricercatori, rappresenta “un modo totalmente nuovo di pensare la meccanica su scala micro“.
Dalla fisica alla medicina
La prospettiva più affascinante riguarda la biomedicina; gli ingranaggi micromotori possono scendere fino a 16-20 micrometri, le stesse dimensioni di una cellula umana e non è difficile immaginare applicazioni dentro il corpo: micromotori che funzionano da pompe per regolare fluidi o come valvole che si aprono e chiudono in base alle necessità.
In altre parole, stiamo assistendo alla nascita di una nuova generazione di micro- e nano-macchine capaci di manipolare luce e materia, e destinate a rivoluzionare sia la tecnologia su chip che la medicina del futuro.
