Des scientifiques développent une méthode basée sur la lumière pour léviter et propulser des objets

La capacité de la lumière à exercer des forces et des couples est l'une des caractéristiques clés de la manipulation optique des matériaux. Pour rendre cette manipulation stable, la source doit présenter un potentiel de piégeage suffisamment fort.

Comment cela fonctionne ?

Les motifs nanoscopiques uniques interagissent avec la lumière d'une manière que l'objet peut s'équilibrer dans l'air, générant un couple de restauration pour le maintenir dans le faisceau. Ces motifs sont capables d'encoder leur propre stabilité, éliminant la nécessité de faisceaux laser hautement focalisés. En fait, la source lumineuse peut être à des millions de kilomètres.

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

Cette manipulation optique auto-stabilisante d'objets macroscopiques pourrait être obtenue en contrôlant l'anisotropie de la diffusion de la lumière le long de la surface de l'objet.

Ingénierie de l'anisotropie optique pour manipulation auto-stabilisante | Avec l'aimable autorisation des chercheurs

Les chercheurs ont cherché l'asymétrie dans la réponse optique pour s'assurer qu'un couple de restauration peut être produit pour une structure déplacée de son orientation d'équilibre. Ils ont insisté sur la création d'une réponse appropriée en tant qu'effet collectif et ont développé un groupe d'éléments nanophotoniques qui peuvent présenter une dynamique auto-restauratrice passive.

Applications

Bien que encore théorique, la technologie peut être utilisée pour développer des vaisseaux spatiaux propulsés par la lumière qui pourraient visiter des planètes en dehors de notre système solaire. C'est un long chemin à parcourir, mais les chercheurs testent actuellement les principes.

Le vaisseau spatial pourrait être gravé avec des motifs nanoscopiques spéciaux et propulsé/accéléré par un faisceau laser basé sur Terre. Ils seraient capables d'atteindre des vitesses relativistes et de visiter potentiellement des étoiles lointaines, sans transporter de carburant.

Mais avant que cette théorie de propulsion par la lumière ne soit utilisée pour alimenter des vaisseaux spatiaux, elle pourrait stimuler la fabrication d'objets plus petits comme les circuits imprimés.