Forskare vid California Institute of Technology (Caltech) har utvecklat ett sätt att lyfta och påskynda föremål med hjälp av ljus enbart, vilket skapar speciella nanoskalamönster på sina ytor.
Trots att arbetet fortfarande är rent teoretiskt är detta ett steg mot att utveckla ett rymdskepp som kan nå den närmaste planeten utanför solsystemet på bara 20 år, med bara ljus som bränsle. En artikel som beskriver studien publicerades i tidskriften Nature Photonics.
För årtionden sedan tillät utvecklingen av så kallade optiska pincetter forskare att flytta och manipulera små föremål, till exempel nanopartiklar, med hjälp av ljustryck från en fininställd stråle av laserljus. Detta arbete ledde Arthur Ashkin till Nobelpriset i fysik 2018. Optiska pincetter kan emellertid endast manipulera mycket små föremål och på extremt korta avstånd.
"En ping-pong-boll kan lyftas med en konstant luftström från en hårtork," förklarar huvudförfattaren Ognjen Ilic. "Men det hade inte fungerat om ping-pong-bollen var för stor, eller om den var för långt från hårtork, och så vidare."
Teknisk optisk anisotropi för självstabiliserande manipulation / Atwater-laboratorium.
En ljusstråle kan manipulera föremål i olika former och storlekar, från mikrometer till meter, enligt ny forskning. Nyckeln ligger i att skapa speciella nanoskalamönster på objektets yta. Dessa strukturer interagerar med ljus på ett sådant sätt att ett objekt kan anpassa sig när det utsätts för det, vilket skapar ett återställande ögonblick att stanna i ljusstrålen. Objektet kommer inte längre att behöva exakt fokuserade laserstrålar, eftersom mönstren på dess yta är utformade för att "kryptera" stabilitet. Dessutom kan ljuskällan vara miljoner kilometer från objektet.
"Vi har utvecklat en metod som kan lyfta makroskopiska föremål," säger Harry Atwater. - Denna teknik kan användas på ett mycket intressant sätt - som ett sätt att påskynda en ny generation rymdskepp. Vi är fortfarande långt ifrån att göra det, men vi håller på att testa dessa principer."
I teorin skulle ett sådant rymdskepp kunna beläggas med de nödvändiga nanoskala strukturerna och sedan accelereras med markbaserat laserljus. Utan bränsle ombord kommer den att kunna nå mycket höga, till och med relativistiska, hastigheter och eventuellt till och med andra stjärnor.
Kampanjvideo:
Enligt Atwater kan tekniken användas på jorden för att snabbt producera mycket mindre föremål som kretskort.
Vladimir Guillen
