Ett franskt nanorobotikteam från Femto-ST Institute i Besançon, Frankrike, monterade ett nytt mikroroboticsystem som driver fram gränserna för optisk nanoteknik. Genom att kombinera flera befintliga tekniker, μRobotex nanofabrik bygger mikrostrukturer i en stor vakuumkammare och fixerar komponenter på spetsar med optisk fiber med nanometernoggrannhet. Mikrohuskonstruktionen, rapporteras i Journal of Vacuum Science and Technology A , visar hur forskare kan avancera optisk avkänningsteknik när de manipulerar jonpistoler, elektronstrålar och finstyrd robotstyrning.

Tills nu, lab-on-fiber-tekniken hade inga robotaktuatorer för nano-montering, så att arbeta i denna skala hindrade ingenjörer från att bygga mikrostrukturer. Denna innovation gör att miniatyriserade avkänningselement kan installeras på fiberspetsar så att ingenjörer kan se och manipulera olika komponenter. Med detta framsteg, optiska fibrer så tunna som människohår kan sättas in på otillgängliga platser som jetmotorer och blodkärl för att detektera strålningsnivåer eller virala molekyler.

"För första gången kunde vi realisera mönster och montering med mindre än 2 nanometer noggrannhet, vilket är ett mycket viktigt resultat för robot- och optikgemenskapen, "sa Jean-Yves Rauch, en författare på tidningen.

De franska ingenjörerna kombinerade alla tekniska komponenter för nano -montering - en fokuserad jonstråle, ett gasinjektionssystem och en liten manövrerbar robot - i en vakuumkammare, och installerade ett mikroskop för att se monteringsprocessen. "Vi bestämde oss för att bygga mikrohuset på fibern för att visa att vi kan realisera dessa mikrosystemenheter ovanpå en optisk fiber med hög noggrannhet, Sa Rauch.

Att bygga ett mikrohus är som att göra en jätte tärning av ett papper, men nano -montering kräver mer sofistikerade verktyg. Den fokuserade jonstrålen används som en sax för att klippa eller skära silikamembranets "papper" i huset. När väggarna väl fälls på plats, en lägre effektinställning är vald på jonpistolen, och gasinjektionssystemet fastnar kanterna på strukturen på plats. Jonstrålen med låg effekt och gasinjektion sprutar sedan försiktigt ett kaklat mönster på taket, en detalj som betonar systemets noggrannhet och flexibilitet.

I denna process, jonpistolen var tvungen att fokusera på ett område endast 300 mikrometer med 300 mikrometer för att skjuta joner på fiberspetsen och kiseldioxidmembranet. "Det är mycket utmanande att styra roboten med hög noggrannhet vid denna korsning mellan de två strålarna, "Sa Rauch. Han förklarade att två ingenjörer arbetade på flera datorer för att styra processen. Många steg är redan automatiserade, men i framtiden hoppas teamet att automatisera alla robotstationer i monteringen.

Nu, med μRobotex -systemet, dessa ingenjörer konstruerar funktionaliserade mikrostrukturer för att detektera specifika molekyler genom att fästa deras mikrostrukturer på optiska fibrer. Nanorobotics -teamet hoppas kunna skjuta gränserna för tekniken ytterligare, genom att konstruera mindre strukturer och fixera dessa på kolnanorör, endast 20 nanometer till 100 nanometer i diameter.