Phát minh micromotor vận hành chỉ nhờ nước: bước đột phá trong công nghệ vi mô

Trong nhiều năm, việc tạo ra các thiết bị vi mô vận hành bằng cách điều khiển chuyển động quay đòi hỏi phải sử dụng các trường từ tính, tín hiệu điện hoặc quy trình hóa học phức tạp. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu quốc tế bao gồm các nhà khoa học từ Karlsruhe Institute of Technology (KIT) của Đức và Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-bionics (SINANO) thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc đã chứng minh có thể tận dụng những đặc tính tự nhiên của nước để vận hành micromotor một cách đơn giản hơn nhiều.

Qua nghiên cứu đăng trên tạp chí Science Advances, họ cho thấy một hệ thống nhỏ nổi trên mặt nước có thể biến đổi chuyển động đứng yên lặp đi lặp lại thành chuyển động quay liên tục nhờ hiện tượng động lực bề mặt nước. Thiết bị được chế tạo bằng công nghệ in 3D, gồm một kênh nhỏ hình xoắn ốc với một bộ phận nổi siêu nhỏ đặt trên bề mặt nước.

Để hiểu rõ cơ chế chuyển động, đội ngũ nghiên cứu đã sử dụng phương pháp mô phỏng số. Kết quả chỉ ra khi các dòng xoáy (vortex) hình thành, luồng nước mất tính đối xứng hoàn hảo, điều này làm phá vỡ trạng thái cân bằng của chuyển động dao động đứng yên và chuyển hóa nó thành chuyển động quay ổn định không ngừng.

Nguyên tắc này mở ra cách thức vận hành micromotor mà không cần sự can thiệp của nguồn điện hay hóa chất, hoàn toàn dựa trên đặc tính vật lý vốn có của nước. Đây cũng là điểm nổi bật giúp thiết bị đơn giản, tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường.