לא מדע בדיוני: חוקרים פיתחו קורות טרקטור עם מטא-שטח

חוקרי TMOS קידמו את הפיתוח של קורות טרקטור קלות משקל, שיכולות לשנות הליכים רפואיים לא פולשניים.

חוקרים ב-TMOS, מרכז המצוינות של ARC למערכות מטה-אופטיות טרנספורמטיביות, עשו התקדמות ראשונית משמעותית ביצירת קורות טרקטור המתאפשרות על ידי מטא-משטחים. אלומות האור הללו, המסוגלות למשוך אליהן חלקיקים, נוצרות בהשראת אלומות הטרקטור הבדיוניות הנראות במדע בדיוני.

במחקר שפורסם ב ACS Photonics, צוות אוניברסיטת מלבורן מתאר את אלומת הסולנואיד שלהם שנוצרת באמצעות מטא-משטח סיליקון. קרני סולנואיד קודמות נוצרו על ידי מאפננים אור מיוחדים (SLMs) מגושמים, עם זאת, הגודל והמשקל של מערכות אלו מונעים מהקורות להשתמש במכשירי כף יד. משטח המטא הוא שכבה של סיליקון בדוגמת ננו בעובי של כ-1/2000 מילימטר בלבד. הצוות מקווה שיום אחד ניתן יהיה להשתמש בו כדי לקחת ביופסיות בצורה לא פולשנית, בניגוד לשיטות הנוכחיות כמו מלקחיים שגורמות לטראומה לרקמות שמסביב.

קרני אור נוטות להפעיל כוח דחיפה, להרחיק חלקיקים ממקור האור. הוכח כי קרני סולנואיד מושכות חלקיקים לכיוון מקור האור. קחו בחשבון את אופן פעולתו של מקדחה, מושך שברי עץ במעלה המקדחה. קורות סולנואיד פועלות באופן דומה.

היתרונות של קרן הסולנואיד החדשה

לאלומת הסולנואיד הספציפית הזו יש מספר יתרונות על פני קרני סולנואיד שנוצרו בעבר בכך שהתנאים הנדרשים של אלומת הכניסה גמישים יותר מאשר באלומות קודמות, היא אינה דורשת SLM, ודרישות הגודל, המשקל וההספק נמוכות משמעותית מ. מערכות קודמות.

משטח המטא נוצר על ידי מיפוי הולוגרמת הפאזה של האלומה הרצויה. זה שימש ליצירת דפוס. משטח המטא הופק לאחר מכן מסיליקון באמצעות ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים וחריטת יונים תגובתיים. כאשר אלומת הכניסה, במקרה זה, אלומת גאוס, מסננת דרך המטא-שטח, רובה (כ-76%) הופכת לאלומת סולנואיד ומתכופפת מהקרן הלא מומרת, ומאפשרת לחוקרים לעבוד איתה ללא הפרעה. הם הצליחו לאפיין את הקורה במרחק של 21 סנטימטרים.

החוקרת הראשית מרים סטרה אומרת, "הגודל הקומפקטי והיעילות הגבוהה של מכשיר זה עשויים להוביל ליישומים חדשניים בעתיד. ליכולת למשוך חלקיקים באמצעות משטח מטה עשויה להיות פוטנציאל להשפיע על תחום הביופסיה על ידי הפחתת כאב באמצעות שיטות פחות פולשניות."

Setareh אומר, "אנחנו נרגשים לחקור את הביצועים של המכשיר שלנו במניפולציה של חלקיקים, שיכולה להציע תובנות חשובות."

החוקר הראשי קן קרוזייר אומר, "השלב הבא במחקר זה יהיה להדגים ניסיוני את יכולתה של האלומה למשוך חלקיקים, ואנו נשמח לחלוק את התוצאות הללו כשהן יהיו זמינות."

Crozier אומר "עבודה זו פותחת אפשרויות חדשות לשימוש באור כדי להפעיל כוחות על עצמים זעירים."