前仍缺乏一種能夠克服所有局限性且可擴展的微型齒輪機構方案。”
哥德堡大學的解決方案采用光學超構表面構建了在均勻照明下工作的微型齒輪機構，為微米和納米級機械系統(tǒng)中功能器件的精確控制和運動提供了一個更加靈活的平臺。哥德堡大學軟物質實驗室Gan Wang評論道：“這是一種從根本上重新思考微觀尺度力學的新方式。”
基于超構表面的光驅動微型馬達，所有齒輪均采用硅基工藝直接在芯片上制造而成，每個齒輪的直徑約為16微米。
該微型齒輪機構的超構表面由單元結構陣列構成，每個單元由兩塊不對稱的硅塊組成，中間由50納米的亞波長間隙分隔，旨在與1064納米波長的平面入射光相互作用。超構表面下方是一個二氧化硅支撐環(huán)，通過一個帶帽的支柱固定，使得超構轉子（metarotor）能夠自由旋轉。
入射光照射在超構表面上時，微型齒輪便開始旋轉，通過激光的強度來控制旋轉速度。改變入射光的偏振可以改變齒輪的轉向。Gan Wang說道：“我們構建了一套微型齒輪傳動系統(tǒng)，其中一個光驅動齒輪能夠帶動整個系統(tǒng)運動。這些齒輪還可以將旋轉轉化為直線運動，并實現(xiàn)周期性運動，如果用于控制微鏡則可以偏轉光線。”
生物光學和醫(yī)學領域有望受益于這種改進的光驅動微型馬達，包括針對細菌和細胞的操控。1064納米波長的激光可以最大限度地減少對生物樣本的潛在損害，如果能夠選擇性地將光引導至驅動齒輪，那么就可以在不將生物材料直接暴露于光源的情況下，對被動結構進行機械驅動。
由于微型齒輪可以小到16到20微米，而人類細胞大小亦在這一范圍內，Gan Wang認為醫(yī)學應用已近在眼前。