研究人員已經開發出一種微型新機器，可以將激光轉換為工作。這些光動力設備可自行組裝，并可用于微小貨物的納米級處理，以用于諸如納米流體和顆粒分選的應用。

芝加哥大學研究小組負責人Norbert F. Scherer說：“我們的工作滿足了納米科學界的一個長期目標，即創造能夠在常規環境(例如室溫液體)中執行工作的自組裝納米級機器。”

Scherer及其同事在Optica中描述了新的納米機器。的機器是基于一種被稱為在其中金屬納米顆粒通過光保持在一起，而不是在光學物質物質的化學鍵持有構成典型物質的原子一起。

謝勒說：“組裝機器的能量和使機器運轉的動力都來自光線。” “一旦將激光引入包含納米顆粒的溶液中，整個過程將自行發生。盡管用戶不需要主動控制或指導結果，但可以很容易地做到這一點，以針對各種應用定制機器。”

產生光學物質

在光學方面，激光場在金屬納米粒子之間產生相互作用，而這些相互作用比光的波長小得多。這些相互作用導致粒子自組裝成有序陣列。這與光捕獲相似，光被用來固定和操縱粒子，生物分子和細胞。

在以前的工作中，研究人員發現，當光學物質暴露于圓偏振光時，它會像剛體一樣沿與偏振旋轉相反的方向旋轉。換句話說，當入射光旋轉一種方式時，光學物質陣列會通過旋轉另一種方式做出響應。這是“負轉矩”的表現。研究人員推測，可以基于這種新現象開發機器。

在這項新工作中，研究人員創造了一種光學物質機器，其運行方式非常類似于基于互鎖齒輪的機械機器。在這樣的機器中，當轉動一個齒輪時，較小的互鎖齒輪將沿相反方向旋轉。光學物質機器使用來自激光器的圓偏振光來創建納米粒子陣列，該納米粒子陣列通過在光場中旋轉而像較大的齒輪一樣起作用。這種“光學物質齒輪”的圓偏振光轉換光轉變為沿軌道，或有角的，動量影響附近的探針粒子軌道在相反的方向上的納米粒子陣列(齒輪)。

確定效率

研究人員根據采用這種設計制成兩臺機器的激光具有600納米的波長和棉條納米顆粒直徑只有150納米水。他們發現，使用由八種納米顆粒制成的齒輪比七種納米顆粒齒輪可以生產出更高效率的機器，這表明可以通過構建不同的齒輪來改變機器的效率。

研究生和第一作者約翰·帕克(John Parker)表示：“我們相信，通過進一步完善，我們證明的結果將對納米流體和顆粒分選有用。“我們的模擬表明，由更多顆粒組成的更大的機器應該能夠對探針施加更大的能量，因此這是我們期望追求的一個改進方面。”

研究人員現在正在試驗制造更多顆粒或不同材料顆粒的機器。機器的實用性也可以通過在納米粒子不動的地方創建帶圖案的齒輪來提高。這將使得能夠光學尋址并組合多個齒輪以制造更復雜的機器。