風車の羽の場合は風の方向を傾かせることで力を得ますが、この歯車の場合は光の方向傾かせることで力をうみだすと言えるでしょう。

実験では歯車の表面を4等分し、それぞれの区画に光を一定方向に偏向させるガラスが配置されました。

白い矢印は各羽部分が光を受けて押される方向(反作用の方向)を示しています。

研究では最大6個の歯車まで力の電動が試された
研究では最大6個の歯車まで力の電動が試された / Credit:Gan Wang . arXiv (2024)

準備が整うと、研究者たちは歯車に対して上から光を浴びせます。

(※歯車部分の大きさは直径8~16μmとなっています)

すると予想通り、光を受けた歯車は左方向に回転することが明らかになりました。

また光を受ける歯車に対して別の歯車を組合わせたところ、最大で6つの歯車を連結させて動きを伝達できることが示されました。

この結果は、光の力を使うことで歯車自体を駆動させられることを示しています。

ですが今回の研究はこれで終わりではありません。

研究者たちは光を調節することで歯車の回転方向を自由自在に操る方法も開発したのです。

光の回転で歯車を制御する

ここでは便宜的に円偏光のことをスクリュー状の光と示しています
ここでは便宜的に円偏光のことをスクリュー状の光と示しています / Credit:偏光板(偏光フィルター)の原理と図解 技術通販 みかん

一般的な風車に当たる風は自然現象であるため、基本的には制御することはできません。

これは風車の役割が風の力から電力を取り出すことを主眼に置いているためです。

しかしマイクロ歯車の場合は逆に、光を浴びせて歯車を回すことに主眼を置いています。

また風車と違い、微小な歯車に当てる光は人間によるコントロールが可能です。

そこで研究者たちは、当てる光の性質を変化させることで、歯車の回転を制御できると考えました。

光には、上の図のように、単純な上下の波として振動しているものの他に、振動する山のピーク部分が時間経過と共に右回り、あるいは左回りになっているものも存在します。