Vật thể bay bằng ánh sáng

324
Các nhà nghiên cứu tại Caltech đã thiết kế một cách để nhấc bổng và đẩy các vật thể chỉ bằng ánh sáng, bằng cách tạo ra các kiểu mẫu nano cụ thể trên bề mặt của các vật thể.

Minh họa khái niệm về một vật thể có hoa văn nano tự định hướng lại chính nó trong một chùm ánh sáng.
Nguồn: Phòng thí nghiệm Atwater

Mặc dù mới chỉ trên lý thuyết, nghiên cứu này là một bước để phát triển một tàu vũ trụ có thể đến hành tinh gần nhất bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta trong 20 năm, được cung cấp năng lượng và tăng tốc chỉ bằng ánh sáng.

Một bài báo mô tả nghiên cứu xuất hiện trực tuyến trong số ra ngày 18 tháng 3 của tạp chí Nature Photonics. Nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Harry Atwater, Giáo sư Vật lý Ứng dụng và Khoa học Vật liệu của Howard Hughes tại Khoa Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng của Caltech.

Nhiều thập kỷ trước, sự phát triển của cái gọi là nhíp quang học cho phép các nhà khoa học di chuyển và điều khiển các vật thể nhỏ, như hạt nano, sử dụng áp suất bức xạ từ chùm tia laser tập trung mạnh. Công trình này đã hình thành cơ sở cho giải thưởng Nobel Vật lý năm 2018. Tuy nhiên, nhíp quang học chỉ có thể điều khiển các vật thể rất nhỏ và chỉ ở khoảng cách rất ngắn.

Ognjen Ilic, học giả, tiến sĩ và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, đưa ra một ví dụ: “Người ta có thể nâng một quả bóng bàn bằng luồng không khí ổn định từ máy sấy tóc. Nhưng nó sẽ không hoạt động nếu quả bóng bàn quá lớn, hoặc nếu nó ở quá xa máy sấy tóc, v.v…”

Với nghiên cứu mới này, các vật thể có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau – từ micromet đến mét – có thể được chế tác bằng chùm sáng. Chìa khóa là tạo ra các mẫu nano cụ thể trên bề mặt của vật thể. Sự tạo khuôn này tương tác với ánh sáng theo cách mà vật thể có thể tự điều chỉnh khi bị nhiễu loạn, tạo ra một mô-men xoắn phục hồi để giữ nó trong chùm sáng. Do đó, thay vì yêu cầu các chùm tia laser tập trung cao độ, việc tạo khuôn của các đối tượng được thiết kế để “mã hóa” sự ổn định của chính chúng. Nguồn ánh sáng cũng có thể là từ cách xa hàng triệu dặm.

“Chúng tôi đã đưa ra một phương pháp có thể nâng các vật thể vĩ mô”, Atwater, người đồng thời là giám đốc của Trung tâm quang hợp nhân tạo nói. “Có một ứng dụng thú vị và táo bạo, đó là sử dụng kỹ thuật này như một phương tiện để đẩy một thế hệ tàu vũ trụ mới. Chúng tôi còn lâu mới thực sự làm điều đó, nhưng chúng tôi đang trong quá trình thử nghiệm các nguyên tắc.”

Về lý thuyết, tàu vũ trụ này có thể được tạo khuôn bằng các cấu trúc nano và được gia tốc bằng ánh sáng laser từ Trái đất. Không cần phải mang theo nhiên liệu, tàu vũ trụ có thể đạt tốc độ rất cao, thậm chí là tương đối tính và có thể di chuyển đến các ngôi sao khác.
Atwater cũng hình dung rằng công nghệ này có thể được sử dụng ở đây, ngay trên Trái đất để cho phép sản xuất nhanh chóng các vật thể nhỏ hơn, như bảng mạch.

Theo sciencedaily

TIN NỔI BẬT

>Các nhà lập pháp tại Malaysia cân nhắc chế tạo xe bay làm từ tre
>Google ra mắt nền tảng Stadia: Chơi game khủng không cần máy tính xịn, chỉ cần kết nối internet và trình duyệt Chrome
>Người phụ nữ đầu tiên đoạt giải thưởng toán học Abel