El motor de gusano es un dispositivo que utiliza actuadores piezoeléctricos para mover un eje con precisión nanométrica .
En su forma más simple, el motor de gusano utiliza tres actuadores piezoeléctricos (2 y 3, ver Figura 1) montados dentro de un tubo (1) y electrificados en secuencia para sujetar un eje (4) que luego se mueve en una dirección lineal. El movimiento del eje se debe a la extensión del piezoeléctrico lateral (2) que empuja a dos piezoeléctricos de embrague (3).
El proceso de accionamiento del motor de tornillo sin fin es un proceso cíclico de seis pasos después de la fase inicial de relajación e inicialización. Inicialmente, los tres piezos están relajados y sin extender. Para inicializar el motor de tornillo sin fin, primero se electrifica el piezo de embrague más cercano a la dirección del movimiento deseado (que luego se convierte en el piezo de embrague de avance) y luego comienza el ciclo de seis pasos de la siguiente manera (consulte la Figura 2):
Paso 1. Extensión del piezo lateral.
Paso 2. Extensión del piezo del embrague trasero.
Paso 3. Relajación del piezo del embrague de avance.
Paso 4. Relajación del piezo lateral.
Paso 5. Extensión del piezo del embrague de avance.
Paso 6. Relajación del piezo del embrague trasero.
La electrificación de los actuadores piezoeléctricos se logra aplicando un alto voltaje de polarización a los actuadores en pasos según el proceso de "seis pasos" descrito anteriormente. Para moverse a largas distancias, la secuencia de seis pasos se repite muchas veces en rápida sucesión. Una vez que el motor se ha movido lo suficientemente cerca de la posición final deseada, el motor puede cambiarse a un modo de posicionamiento fino opcional. En este modo, los embragues reciben un voltaje constante (uno alto y el otro bajo) y luego el voltaje piezoeléctrico lateral se ajusta a un valor intermedio, bajo control de retroalimentación continuo, para obtener la posición final deseada.
El comportamiento sin alimentación de este motor piezoeléctrico es de dos opciones: normalmente bloqueado o normalmente libre . Un tipo normalmente libre permite el movimiento libre cuando no recibe alimentación, pero aún puede bloquearse aplicando un voltaje.
El motor de gusano se utiliza habitualmente en microscopios de efecto túnel (STM). Un STM requiere un control a escala nanométrica de su punta de escaneo cerca del material que está observando. Este control se puede lograr conectando la punta de escaneo al eje del motor de gusano. El motor de gusano, a su vez, permite el control en una dirección normal al plano de la superficie del material observado. El movimiento a través de la superficie se conoce comúnmente como movimiento en el plano xy, mientras que el movimiento normal a la superficie se conoce comúnmente como movimiento en la dirección z. El movimiento de la punta de escaneo por el motor de gusano se controla manualmente o automáticamente conectando el motor a un sistema de retroalimentación .
El motor de gusano se puede utilizar para la fijación de parches de células biológicas. Esta técnica se realiza con mayor frecuencia con un microscopio óptico y un micromanipulador que sostiene una pipeta de vidrio. El motor de gusano es particularmente ideal para la fijación de parches porque proporciona al operador un movimiento prácticamente instantáneo, preciso, suave y predecible sin desviaciones.