新的开关功能适用于快速灵敏的超小型技术

您如何打开和关闭先进技术中的超小型组件?您需要一个执行器，即一种将诸如电能之类的输入传递给身体运动的设备。然而，迄今为止，小型技术中的致动器具有关键的局限性。例如，如果很难将执行器集成到半导体电子产品中，则该技术在现实世界中的应用将受到限制。快速操作，具有精确的开/关控制并且与现代电子设备兼容的执行器设计将非常有用。

在最近发表在纳米快报(Nano Letters)上的一项研究中，包括大阪大学的研究人员在内的一个团队开发了这种致动器。它的灵敏度，快速的开/关响应和纳米级精度是无与伦比的。

研究人员的致动器基于氧化钒晶体。许多当前的技术使用被称为相变的氧化钒的性质来引起小型装置内的平面外弯曲运动。例如，这样的致动器在超小镜子中很有用。使用相变引起平面内弯曲要困难得多，但是例如在医学中的超小型夹持器中将很有用。

合著者Teruo Kanki解释说：“在68°C时，氧化钒经历了从单斜晶到金红石的急剧相变，这在微尺度技术中很有用。” “我们使用了人字形(锯齿形)器件的几何形状来放大晶体的面内弯曲，并开辟了新的应用领域。”

使用两步协议，研究人员制造了一个15微米长的氧化钒晶体，该晶体由一系列的10微米臂连接到固定框架上。通过容易获得的刺激(温度变化10°C)引起的相变，晶体在平面内移动225纳米。扩展行为在数千个周期和几个月的时间内具有很高的可重复性。

实验说明：受波形发生器(WG)控制的蓝色激光二极管(LD)聚焦在航天飞机的中间，而红色激光点部分覆盖了其尖端。反射的红光由光电二极管(PD)收集，结果的电信号由示波器(Osc)监视，并且所研究设备的频率响应。截止频率，〜2 kHz。在用蓝色激光激发期间，器件在50°C加热。我们手动获取数据点，并且观察到随着时间的推移没有明显的漂移，表明在数千个循环中具有可重复性。学分：大阪大学

共同作者Nicola Manca和Luca Pelligrino说：“我们还响应激光束使致动器在平面内移动。” “开/关响应时间在相变温度附近只有几毫秒，在其他温度下变化很小，这使我们的执行器成为世界上最先进的执行器。”

没有先进的植入式药物输送装置之类的小规模技术，如果无法快速打开和关闭它们，将无法正常工作。研究人员执行器的基本原理-平面内运动的可逆相变-将大大扩展许多现代技术的应用。研究人员预计，其执行器的精度和速度将对微型机器人特别有用。