Các nhà nghiên cứu Mỹ vừa phát minh ra một linh kiện gắp mới cho phép thao tác với các vật thể kích thước micromet sử dụng các "ngón tay" kết hợp. Linh kiện này hoạt động tương tự như thao tác của con người trên các vật thể kích thước centimet, tốt hơn rất nhiều so với các kẹp micro đang sử dụng chỉ có thẻ mở hay đóng để giữ vật thể. Thiết kế này có thể cải tiến để thao tác trên các vật thể kích thước nano trong tương lai.
Thao tác trên các vật thể nhỏ bé rất quan trọng trong công nghệ lắp ghép và khảo sát các vật thể ở thang miro và nano cũng như nghiên cứu các tế bào và mô sinh học. Hiện tại, hầu hết các linh kiện cho việc này là các kẹp vi cơ điện tử có 2 "chân" kẹp tại 1 đầu. Các thiết bị kiểu này đều có nhiều hạn chế do chúng chỉ có thể mở hay đóng để giữ vật thể mà không thể di chuyển chúng từ nơi này sang nơi khác. Để hoàn thành các công việc tiếp theo, các kẹp đề cần phải nâng lên một vị trí khác có khả năng vặn và quay và dẫn đến việc hệ trở nên to lớn và cồng kềnh.
Hình chụp của linh kiện (Ảnh: VatLyVietNam)
Mới đây, Laxman Saggere và Sandeep Krishnan ở Đại học Illinois Chicago (Mỹ) đã tìm ra các giải quyết vấn đề này. Hệ thao tác micro của họ chứa một hệ các ngón tay được kết hợp với nhau mà có thể giữ và di chuyển vật thế từ vị trí này đến một biên đã được xác định trên một bề mặt phẳng. Các ngón tay này có thể khởi động một cách độc lập và điều khiển một cách chính xác sự dịch chuyển của đầu ngón tay ở mức độ chỉ vài nanomet. Linh kiện này chứa 4 ngón tay đặt đối xứng nhau, tuy nhiên số lượng có thể tăng lên trong tương lai để tăng cường sự khéo léo trong thao tác cũng như mở rộng vùng mà vật thể có thể di chuyển, theo 2 nhà nghiên cứu cho hay.
Ảnh chụp phóng to linh kiện. (Ảnh: VatLyVietNam)
Saggere và Krishnan chế tạo linh kiện bằng kỹ thuật vi cơ truyền thống "Một diện mạo quan trọng của linh kiện là nó có cấu trúc của đá nguyên khối với các phần khác nhau kết nối với nhau một các linh hoạt" - Saggere giải thích - "Do vậy, cấu trúc hoàn chỉnh có thể chế tạo trên trên các chip mà không cần lắp ghép thêm các phần riêng lẻ khác".
Saggere và Krishnan nói rằng linh kiện mới này có thể sử dụng rộng rãi cho các nhà máy vi mô trong tương lai. "Việc tổ hợp các chức năng giữ và dịch chuyển làm cho linh kiện trở nên lý tưởng cho việc định hướng và lắp ghép một cách ngẫu nhiên các vật thể kích thước micro và thậm chí là nano" - Saggere phát biểu trên Nanotechweb.org - "Linh kiện này cũng có thể sử dụng để thao tác các tế bào sinh học ví dụ như trang trí hay tác động".
Sơ đồ thí nghiệm. (Ảnh: VatLyVietNam)
Nhóm cũng đang xúc tiến việc cải tiến các chức năng của linh kiện. Nó sẽ bao gồm việc kết nối với các hệ điều khiển để thực hiện các thao tác, cải tiến đầu mũi các ngón tay để phù hợp với các vật thể kích thước nano (nhóm đã giả thiết sẽ dùng các ống nano các bon) đồng thời mở rộng việc thiết kế sao cho thiết bị có thể làm việc 2 chiều, thay vì việc chỉ di chuyển trong một mặt phẳng. Các kết quả của nhóm vừa được công bố trên Journal of Micromechanics and Microengineering.
Thao tác trên một hạt vi cầu đường kính 15 microns. (Ảnh: VatLyVietNam)
Vạn lý Độc hành