Kalifornian teknologiainstituutin (Caltech) tutkijat ovat kehittäneet tavan nostaa ja kiihdyttää esineitä pelkästään valolla luomalla niiden pinnalle erityiset nanomittakaavat.
Huolimatta siitä, että työ on toistaiseksi puhtaasti teoreettista, tämä on askel kohti avaruusaluksen kehitystä, joka pääsee lähimpään aurinkojärjestelmän ulkopuolelle olevaan planeettaan vain 20 vuodessa käyttämällä polttoaineena vain valoa. Tutkimusta kuvaava artikkeli julkaistiin Nature Photonics -lehdessä.
Vuosikymmeniä sitten ns. Optisten pinsetien kehittäminen antoi tutkijoille mahdollisuuden liikkua ja käsitellä pieniä esineitä, kuten nanohiukkasia, käyttämällä hienosäädetyn laservalonsäteen valopainetta. Tämä työ johti Arthur Ashkinin vuoden 2018 fysiikan Nobel-palkintoon. Optiset pinsetit voivat kuitenkin käsitellä vain hyvin pieniä esineitä ja erittäin pienillä etäisyyksillä.
"Pingpongipallo voidaan nostaa jatkuvalla ilmavirralla hiustenkuivaajasta", selittää pääkirjailija Ognjen Ilic. "Mutta se ei olisi toiminut, jos pingispallopallo olisi liian iso tai jos se olisi liian kaukana hiustenkuivaajasta ja niin edelleen."
Tekninen optinen anisotropia itsevakautuvalle manipulaatiolle / Atwater-laboratorio.
Uuden tutkimuksen mukaan valonsäde voi manipuloida erimuotoisia ja -kokoisia esineitä mikrometristä metriin. Avain on erityisten nanomittakaavojen luomisessa esineen pinnalle. Nämä rakenteet ovat vuorovaikutuksessa valon kanssa siten, että esine voi kohdistua itsensä altistuessaan siihen, mikä luo palauttavan hetken pysyäkseen valonsäteessä. Kohde ei enää tarvitse tarkkaan kohdistettuja lasersäteitä, koska sen pinnalla olevat kuviot on suunniteltu "salaamaan" stabiilisuuden. Lisäksi valonlähde voi olla miljoonien kilometrien päässä esineestä.
"Olemme kehittäneet menetelmän, jolla voidaan nostaa makroskooppisia esineitä", Harry Atwater kertoo. - Tätä tekniikkaa voidaan käyttää erittäin mielenkiintoisella tavalla - keinona kiihdyttää uuden sukupolven avaruusaluksia. Olemme vielä kaukana saavuttamisesta, mutta testaamme näitä periaatteita."
Teoriassa tällainen avaruusalus voitaisiin päällystää tarvittavilla nanomittakaavan rakenteilla ja kiihdyttää sen jälkeen maanpäällisellä laservalolla. Ilman polttoainetta aluksella, se pystyy saavuttamaan erittäin korkeat, jopa relativistiset, nopeudet ja mahdollisesti jopa muut tähdet.
Mainosvideo:
Atwaterin mukaan tekniikkaa voidaan käyttää maapallolla tuottamaan nopeasti paljon pienempiä esineitä, kuten painetut piirilevyt.
Vladimir Guillen