Los físicos de la Universidad ITMO han desarrollado un modelo de rayo tractor óptico para capturar partículas a partir de nuevos materiales artificiales. Dicho haz es capaz de mover partículas o células hacia la fuente de radiación. El estudio mostró que las metasuperficies hiperbólicas son prometedoras para experimentos sobre la creación del rayo tractor, así como por sus aplicaciones prácticas. Los resultados se publican en Fotónica ACS .

Las vigas del tractor son familiares para muchos, Gracias a Guerra de las Galaxias , Star Trek e innumerables representaciones de secuestros de ovnis. Sin embargo, los científicos están tratando de lograr tales rayos en la realidad, y ya existen varias formas de hacer que los objetos se muevan hacia una fuente de luz. Hasta aquí, sin embargo, estos objetos están representados por pequeñas partículas y átomos en lugar de vacas enteras.

Investigadores de la Universidad ITMO sugirieron recientemente el uso de metamateriales para crear tales rayos tractores. Los metamateriales son estructuras periódicas artificiales con propiedades ópticas inusuales que consisten en elementos repetitivos. Por ejemplo, Los metamateriales pueden soportar modos hiperbólicos:estados especiales del campo electromagnético que surgen cuando el metamaterial interactúa con la luz. Tales estados ayudan a controlar las fuerzas ópticas que influyen en los objetos en la superficie del material, y, como resulta, puede ayudar a mover partículas hacia la fuente de luz.

"Nuestro trabajo está totalmente dedicado a crear los rayos tractores basados ​​en meta-superficies, así como a estudiar la física detrás de ellos. Descubrimos que este efecto aparece debido a la propagación de modos hiperbólicos en metamateriales. Tales modos actúan como una dispersión adicional canal y, de acuerdo con la ley de conservación de la cantidad de movimiento, puede empujar la partícula en la dirección de la fuente de luz. Al mismo tiempo, Los metamateriales tienen una serie de otras ventajas en comparación con los métodos alternativos para obtener el rayo tractor. Por lo tanto, las metasuperficies son más convenientes para el uso práctico, "dice Alexander Shalin, el jefe del laboratorio de nano-optomecánica de la Universidad ITMO.

En 2016, Científicos de la Universidad ITMO propusieron otro modelo del rayo tractor basado en la resonancia de plasmón y la propagación de ondas superficiales del plasmón:oscilaciones del gas de electrones cerca de la superficie del metal. El sustrato plano permitió a los investigadores trabajar con toda la superficie del material en lugar de áreas pequeñas, como en las pinzas clásicas de plasmón. Sin embargo, El nuevo trabajo mostró que los metamateriales basados ​​en estructuras planas que soportan los modos hiperbólico y plasmón pueden convertirse en una base aún mejor para los rayos tractores. Metasuperficies y metamateriales funcionan con luz en todo el rango de longitud de onda visible y afrontan mejor las pérdidas de energía. Todo esto los hace prometedores para la implementación experimental de los rayos tractores.

"En obras futuras, planeamos realizar experimentos para obtener los rayos tractores. Este es un paso obligatorio hacia la aplicación práctica de este fenómeno. En el futuro cercano, esta tecnología no nos ayudará a atraer naves espaciales y secuestrar vacas, pero todavía se puede usar, por ejemplo, para crear trampas especiales para partículas y células o para realizar reacciones químicas de forma selectiva, "dice Alexandra Ivinskaya, el primer autor del artículo.