新的開關功能適用于快速靈敏的超小型技術

您如何打開和關閉先進技術中的超小型組件?您需要一個執行器，即一種將諸如電能之類的輸入傳遞給身體運動的設備。然而，迄今為止，小型技術中的致動器具有關鍵的局限性。例如，如果很難將執行器集成到半導體電子產品中，則該技術在現實世界中的應用將受到限制。快速操作，具有精確的開/關控制并且與現代電子設備兼容的執行器設計將非常有用。

在最近發表在納米快報(Nano Letters)上的一項研究中，包括大阪大學的研究人員在內的一個團隊開發了這種致動器。它的靈敏度，快速的開/關響應和納米級精度是無與倫比的。

研究人員的致動器基于氧化釩晶體。許多當前的技術使用被稱為相變的氧化釩的性質來引起小型裝置內的平面外彎曲運動。例如，這樣的致動器在超小鏡子中很有用。使用相變引起平面內彎曲要困難得多，但是例如在醫學中的超小型夾持器中將很有用。

合著者Teruo Kanki解釋說：“在68°C時，氧化釩經歷了從單斜晶到金紅石的急劇相變，這在微尺度技術中很有用。” “我們使用了人字形(鋸齒形)器件的幾何形狀來放大晶體的面內彎曲，并開辟了新的應用領域。”

使用兩步協議，研究人員制造了一個15微米長的氧化釩晶體，該晶體由一系列的10微米臂連接到固定框架上。通過容易獲得的刺激(溫度變化10°C)引起的相變，晶體在平面內移動225納米。擴展行為在數千個周期和幾個月的時間內具有很高的可重復性。

實驗說明：受波形發生器(WG)控制的藍色激光二極管(LD)聚焦在航天飛機的中間，而紅色激光點部分覆蓋了其尖端。反射的紅光由光電二極管(PD)收集，結果的電信號由示波器(Osc)監視，并且所研究設備的頻率響應。截止頻率，?2 kHz。在用藍色激光激發期間，器件在50°C加熱。我們手動獲取數據點，并且觀察到隨著時間的推移沒有明顯的漂移，表明在數千個循環中具有可重復性。學分：大阪大學

共同作者Nicola Manca和Luca Pelligrino說：“我們還響應激光束使致動器在平面內移動。” “開/關響應時間在相變溫度附近只有幾毫秒，在其他溫度下變化很小，這使我們的執行器成為世界上最先進的執行器。”

沒有先進的植入式藥物輸送裝置之類的小規模技術，如果無法快速打開和關閉它們，將無法正常工作。研究人員執行器的基本原理-平面內運動的可逆相變-將大大擴展許多現代技術的應用。研究人員預計，其執行器的精度和速度將對微型機器人特別有用。