Учёные из Калифорнийского технологического института выделили метод перемещения и разгона предметов с помощью света, формируя на их поверхностях специфические узоры микронного размера.
Работа пока имеет только теоретическую основу, но представляет собой шаг к созданию космического аппарата, способного достигнуть ближайшей планеты за пределами Солнечной системы за 20 лет, используя для этого только свет в качестве топлива. Статья, описывающая исследование, … опубликована в журнале Nature Photonics.
Много десятилетий назад разработка оптического пинцета позволила ученым перемещать маленькие объекты, такие как наночастицы, и манипулировать ими с помощью светового давления от точно настроенного луча лазера. Эта работа принесла Артуру Ашкина Нобелевскую премию по физике 2018 года. Однако оптический пинцет может… манипулироватьЛишь крошечными предметами и на мизерном расстояние.
Шарик для пинг-понга можно поднять при помощи постоянного потока воздуха из фена, — рассказывает ведущий автор исследования Огнен Илич. Но это не сработает, если шарик будет слишком большим или находиться слишком далеко от фена и т. д.
Новое исследование демонстрирует, что свет способен управлять объектами различной формы и габаритов — от микронных до метровых. Секрет заключается в нанесении специальных наномасштабных узоров на поверхность объекта. Эти структуры взаимодействуют со светом таким образом, что объект выравнивается под его воздействием, создавая восстанавливающий момент для удержания в световом луче. Не потребуется высокая точность фокусировки лазера, поскольку паттерны на поверхности обеспечат стабильность «шифрованием». Кроме того, источник света может находиться в миллионах километров от объекта.
«Разработали метод, способный поднимать макроскопические объекты», — рассказывает Гарри Этуотер. «Применение этой техники может оказаться очень интересным — как средство ускорения космических аппаратов нового поколения. Пока еще далеко от реализации, но проводим испытания этих принципов».
Можно теоретически нанести на этот космический аппарат нужные наномасштабные структуры и затем… ускоритьС помощью наземного лазерного света . Без топлива на борту, он может достигнуть очень высоких, даже релятивистских скоростей, и, быть может, даже других звезд.
Этуоте́р считает, что эту технологию можно использовать и на Земле для быстрого изготовления значительно более мелких предметов, например, печатных плат.