Wetenschappers ontwikkelen licht-gebaseerde methode om objecten te laten zweven en voort te stuwen

Hoewel nog theoretisch, kan de technologie gebruikt worden om objecten van verschillende groottes en vormen te laten zweven met een lichtstraal. Het kan ook gebruikt worden om laser-aangedreven ruimtevaartuigen te ontwikkelen voor ruimteverkenning.

Hoe het werkt

De unieke nanoschaalpatronen interageren met licht op een manier dat het object zich in de lucht kan balanceren, een herstellende koppel genererend om het in de straal te houden. Deze patronen zijn in staat hun eigen stabiliteit te coderen, wat de vereiste van hooggefocuste laserstralen elimineert. Feitelijk kan de lichtbron miljoenen kilometers ver weg zijn.

Referentie: Nature Photonics | doi:10.1038/s41566-019-0373-y | Caltech

Deze zelfstabiliserende optische manipulatie van macroscopische objecten kan verkregen worden door de anisotropie van lichtverstrooiing langs het oppervlak van het object te controleren.

Engineering optische anisotropie voor zelfstabiliserende manipulatie | Met dank aan de onderzoekers

Onderzoekers zochten naar asymmetrie in de optische respons om ervoor te zorgen dat een herstellende koppel geproduceerd kan worden voor een structuur die verplaatst is van zijn evenwichtsorientatie. Ze benadrukten het creëren van een passende respons als collectief effect en ontwikkelden een groep nanofotonische elementen die passieve zelfherstellende dynamica kunnen vertonen.

Toepassingen

Hoewel nog theoretisch, kan de technologie gebruikt worden om licht-aangedreven ruimtevaartuigen te ontwikkelen die planeten buiten ons zonnestelsel kunnen bezoeken. Dat is een lange weg om te gaan, maar onderzoekers testen momenteel de principes.

Het ruimtevaartuig kan geëtst worden met speciale nanoschaalpatronen en aangedreven/versneld door een aardse laserstraal. Ze zouden relativistische snelheden kunnen bereiken en mogelijk verre sterren bezoeken, zonder brandstof te dragen.

Maar voordat deze lichtvoorstuwings-theorie gebruikt wordt om ruimtevaartuigen aan te drijven, kan het de productie van kleinere objecten zoals printplaten stimuleren.