Eestis valmistatud nanoliiges viib sammu lähemale nanorobotite loomisele
Nanorobotite loomisest on kirjutatud ulmeromaanides, tegelikkuses on praegu olemas vaid üksikud üsna lihtsad katseekemplarid. Nanorobotite abil loodetakse kunagi aga ravida inimesi. Nagu elusuuruses robotitel, on ka nanorobotitel vaja osiseid, näiteks liigeseid, ja just viimaste väljatöötamisele ongi Tartu Ülikooli füüsikud astunud suure sammu lähemale.
Tehnoloogia liigub järjest väiksemate ja nutikamate seadmete suunas. Seetõttu peavad ka seadmete komponendid muutuma aina pisemaks. Takistuseks saavad fundamentaalsed loodusseadused, mis nanoskaalas toimivad natuke teisiti, kui me igapäevaelus harjunud oleme.
Nanostruktuuridel on väga suur pinnaenergiaga ja selle vähendamiseks ühinevad väiksed osakesed suuremateks „känkrateks“ ehk nad aglomereeruvad.
Selliseid osakesi omavahel liigutada või neid teiste osakes(te) pinnalt eemaldada on väga keeruline.
Sageli on aluse ja osakese vahel kontakt tugevam kui materjali enda tugevus ja struktuur puruneb enne nihkumist. See on üks põhjus, miks nanoskaalas masinaid pole suudetud praegu välja ehitada ja tööle panna.
Hiljuti ilmus ajakirjas Nanotechnology Tartu Ülikooli füüsika instituudi teadlaste artikkel, milles nad demonstreerisid funktsioneerivat „liigest“. Selle füüsilised mõõtmed jäid alla 100 nm.
Kui väike on 100 nanomeetrit?
Seda saab võrrelda näiteks inimese punase vereliblega, mis on 6-8 µm ehk 6000-8000 nm või juuksekarvaga, mis on veel kümme korda suurem.
Uuringu tarvis valmistasid teadlased esmalt räni pinda söövitades püramiidikujulised pesad, mis toimivad liigeseaukudena. Seejärel paigutasid nad pinnale kullast või hõbedast nn nanohantlid ja nanonõelad.
Hantlikujuliste nanostruktuuride saamiseks kuumutasid nad nanotraate laseriga, mille tulemusel üks või mõlemad otsad sulasid ümmarguseks pallideks.
Spetsiaalse nanoliiguti abiga skaneeriva elektronmikroskoobi sees asetati nõel koos palliga liigeseauku, kus pall ja pesa moodustasid nii stabiilse liikuva süsteemi.
TÜ füüsika instituudi vanemteadur Sergei Vlassov selgitas, et selle lahendusega on kontaktpind väike ja see omakorda tähendab, et hõõrdumine on minimaalne (suurusjärgus 1nN). Samas aga võimaldab see kergelt ja stabiilselt liigest kallutada ilma seda deformeerimata ja säilitada samal ajal selle asukoht püramiidikujulise ava keskel.
“Sellise liigese valmistamine ja kallutamine ei olnud üldse triviaalne ülesanne ning osutus võimalikuks vaid tänu meie töögrupi pikaajalisele kogemusele üksikute nanostruktuuride manipuleerimisel. See võttis aega ja vajas pisut kannatust. Aga tulemusena suutsime näidata, et kasutades kõrgtehnoloogilisi meetodeid saab nanoskaalas esinevast suurest nakkest ning hõõrdejõust üle.“
Toimetaja: Marju Himma
