Los investigadores de Caltech han diseñado una forma de levitar e impulsar objetos utilizando solo luz, creando patrones específicos a nanoescala en las superficies de los objetos.

Aunque sigue siendo teórico, el trabajo es un paso hacia el desarrollo de una nave espacial que podría llegar al planeta más cercano fuera de nuestro sistema solar en 20 años, impulsado y acelerado solo por la luz.

Un artículo que describe la investigación aparece en línea en la edición del 18 de marzo de la revista. Fotónica de la naturaleza . La investigación se realizó en el laboratorio de Harry Atwater, Profesor Howard Hughes de Física Aplicada y Ciencia de Materiales en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Caltech.

Hace decadas, el desarrollo de las llamadas pinzas ópticas permitió a los científicos mover y manipular objetos diminutos, como nanopartículas, utilizando la presión radiativa de un rayo de luz láser enfocado con nitidez. Este trabajo formó la base para el Premio Nobel de Física 2018. Sin embargo, Las pinzas ópticas solo pueden manipular objetos muy pequeños y solo a distancias muy cortas.

Ognjen Ilic, becario postdoctoral y primer autor del estudio, da una analogía:"Uno puede hacer levitar una pelota de ping pong usando un flujo constante de aire de un secador de pelo. Pero no funcionaría si la pelota de ping pong fuera demasiado grande, o si estuviera demasiado lejos del secador de pelo, etcétera."

Con esta nueva investigación, Los objetos de muchas formas y tamaños diferentes, desde micrómetros hasta metros, podrían manipularse con un haz de luz. La clave es crear patrones de nanoescala específicos en la superficie de un objeto. Este patrón interactúa con la luz de tal manera que el objeto puede enderezarse cuando se lo perturba, creando un par de restauración para mantenerlo en el haz de luz. Por lo tanto, en lugar de requerir rayos láser altamente enfocados, el patrón de los objetos está diseñado para "codificar" su propia estabilidad. La fuente de luz también puede estar a millones de millas de distancia.

"Hemos ideado un método que podría hacer levitar objetos macroscópicos, "dice Atwater, quien también es el director del Centro Conjunto de Fotosíntesis Artificial. "Existe una aplicación audazmente interesante para utilizar esta técnica como un medio para la propulsión de una nueva generación de naves espaciales. Estamos muy lejos de hacerlo realmente, pero estamos en el proceso de probar los principios ".

En teoria, esta nave espacial podría estar modelada con estructuras a nanoescala y acelerada por una luz láser basada en la Tierra. Sin necesidad de llevar combustible, la nave espacial podría llegar muy alto, incluso velocidades relativistas y posiblemente viajar a otras estrellas.

Atwater también prevé que la tecnología podría usarse aquí en la Tierra para permitir la fabricación rápida de objetos cada vez más pequeños. como placas de circuito.

El artículo se titula "Levitación fotónica autoestabilizante y propulsión de objetos macroscópicos nanoestructurados". La financiación fue proporcionada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.