WD-40 mikromašinoms

Mažyčių prietaisų amžiuje Kazimiero pajėgos išryškėjo kaip rūpesčių kėlėjos. Šios sudėtingos kvantinės jėgos, atrastos 1948 m., veikia tik tuos objektus, kurie yra labai, labai arti vienas kito. O mikromašinose, tokiose kaip „iPhone“ akselerometrai ar skaitmeninių projektorių mikroveidrodėliai, dėl Kazimiero jėgos mažytės judančios dalys gali sulipti.

jėga yra su jais : Dėl tokio mažyčių objektų išdėstymo įprastai patrauklios Kazimiero jėgos tampa atstumiančios.

MIT mokslininkai sukūrė galingą naują įrankį šių jėgų poveikiui apskaičiuoti. Su juo jie rado būdą, kaip išdėstyti mažus objektus taip, kad įprastai patrauklios jėgos taptų atstumiančios. Jei inžinieriai galėtų sukurti mikroelektromechanines sistemas (MEMS), kad Kazimiero jėgos iš tikrųjų neleistų judančioms jų dalims sulipti, tai galėtų sumažinti esamų ir naujų MEMS, pvz., mažyčių mikrofluidinių prietaisų, galinčių lygiagrečiai atlikti šimtus cheminių eksperimentų, gedimų dažnį. .

Ši istorija buvo mūsų 2010 m. liepos mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Kazimiero jėgas sukelia tai, kaip kvantmechaniniu visatos požiūriu subatominės dalelės nuolat blyksteli egzistencijai ir išnykimui. Šių dalelių, kurios gali trukti tik kelias sekstilijonąsias sekundės dalis, yra tiek daug, kad jų veikiamos jėgos paprastai atsveria viena kitą. Tačiau kai objektai yra labai arti vienas kito (kaip jie turi būti mikromašinose), dalelėms tarp jų atsiranda mažai vietos. Vadinasi, tarp jų yra mažiau laikinųjų dalelių, kurios kompensuotų aplinkinių laikinųjų dalelių jėgas. Slėgio skirtumas baigia stumti objektus vienas kito link.

1960-aisiais fizikai sukūrė matematines lygtis, kurios iš esmės apibūdina Kazimiero jėgų poveikį bet kokiam skaičiui mažų bet kokios formos objektų. Tačiau daugeliu atvejų tas lygtis buvo nepaprastai sunku išspręsti.

Taikomosios matematikos docentas Stevenas Johnsonas, fizikos doktorantai Alexanderis McCauley ir Alejandro Rodriguezas '07 bei fizikos profesorius Johnas Joannopoulosas matematiškai įrodė, kad Kazimiero jėgų poveikis objektams, esantiems 100 nanometrų atstumu vienas nuo kito, gali būti tiksliai modeliuojamas naudojant didelius objektus 100 000 ir 0000 kartų. kartų toliau vienas nuo kito, panardintas į skystį, kuris laidi elektrą. Užuot apskaičiavę jėgas, kurias veikia mažytės dalelės, atsirandančios aplink mažyčius objektus, tyrėjai apskaičiuoja elektromagnetinio lauko stiprumą įvairiuose taškuose aplink centimetro mastelio objektus.

Nelyginių formų objektams elektromagnetinio lauko stiprumo laidžiame skystyje apskaičiavimas vis dar yra gana sudėtingas. Tačiau tai tikrai įmanoma naudojant jau paruoštą inžinerijos programinę įrangą. Beveik bet kokia geometrija, kurią galite įsivaizduoti, nebuvo apskaičiuota, sako Rodriguezas. Dėl naujojo MIT tyrėjų požiūrio tai pasikeis.

paslėpti