quarta-feira, 20 de março de 2019

Levitando objetos com luz


Levitando objetos com luz
Imagem ilustrativa da levitação de objetos com luz


Pesquisadores da Caltech projetaram uma maneira de levitar e impulsionar objetos usando apenas a luz, criando padrões específicos em nanoescala nas superfícies dos objetos.

Embora ainda teórico, o trabalho é um passo em direção ao desenvolvimento de uma espaçonave que poderia alcançar o planeta mais próximo fora do nosso sistema solar em 20 anos, alimentado e acelerado apenas pela luz.

Um artigo descrevendo a pesquisa aparece on-line na edição de 18 de março da revista Nature Photonics . A pesquisa foi feita no laboratório de Harry Atwater, Howard Hughes Professor de Física Aplicada e Ciência de Materiais na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas da Caltech.

Décadas atrás, o desenvolvimento das chamadas pinças ópticas permitiu que os cientistas movessem e manipulassem objetos minúsculos, como nanopartículas, usando a pressão radiativa de um feixe de luz do laser nitidamente focado. Este trabalho formou a base para o Prêmio Nobel de Física de 2018. No entanto, pinças ópticas só são capazes de manipular objetos muito pequenos e apenas a distâncias muito curtas.

Ognjen Ilic, estudioso de pós-doutorado e primeiro autor do estudo, dá uma analogia: "Pode-se levitar uma bola de pingue-pongue usando um fluxo constante de ar de um secador de cabelo. Mas não funcionaria se a bola de pingue-pongue fosse muito grande ou se estivesse muito longe do secador de cabelo, e assim por diante ".

Com essa nova pesquisa, objetos de diversas formas e tamanhos - de micrômetros a metros - poderiam ser manipulados com um feixe de luz. A chave é criar padrões específicos em nanoescala na superfície de um objeto. Esse padrão interage com a luz de tal forma que o objeto pode se endireitar quando perturbado, criando um torque de restauração para mantê-lo no feixe de luz. Assim, em vez de exigir raios laser altamente focalizados, o padrão dos objetos é projetado para "codificar" sua própria estabilidade. A fonte de luz também pode estar a milhões de quilômetros de distância.

"Nós criamos um método que pode levitar objetos macroscópicos", diz Atwater, que também é diretor do Centro Conjunto de Fotossíntese Artificial. "Há uma aplicação audaciosamente interessante para usar essa técnica como meio de propulsão de uma nova geração de naves espaciais. Estamos longe de realmente fazer isso, mas estamos no processo de testar os princípios."

Em teoria, essa espaçonave poderia ser modelada com estruturas em nanoescala e acelerada por uma luz laser baseada na Terra. Sem precisar carregar combustível, a espaçonave pode alcançar velocidades muito altas, até relativísticas, e possivelmente viajar para outras estrelas.

Atwater também prevê que a tecnologia poderia ser usada aqui na Terra para permitir a rápida fabricação de objetos cada vez menores, como placas de circuito.


Artigo:


Ognjen Ilic & Harry A. Atwater. Self-stabilizing photonic levitation and propulsion of nanostructured macroscopic objects. Nature Photonics, 2019 DOI: 10.1038/s41566-019-0373-y


Fonte:


www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190319092009.htm



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