Ricercatori del dipartimento di ingegneria meccanica della Texas A&M University, guidati da Shoufeng Lan del Lab for Advanced Nanophotonics, hanno dimostrato il controllo tridimensionale di piccoli dispositivi chiamati metajets usando raggi laser. Il lavoro, pubblicato su Newton, rappresenta un passo avanti nella propulsione ottica e offre un approccio diverso rispetto ai metodi che modellano il fascio luminoso.
I metajets sono costruiti a partire da una metasuperficie: un materiale ultrassottile con motivi nanometrici progettati per deviare e modellare la luce. Vari elementi della superficie — forma, orientamento e disposizione — sono studiati per dirigere come la luce trasferisce quantità di moto all'oggetto e così generare una forza misurabile. Lan paragona l'effetto a palle da ping pong che rimbalzano, perché la luce che si riflette trasferisce momento e spinge l'oggetto.
I dispositivi attuali misurano decine di micron, più piccoli della larghezza di un capello, e la loro fabbricazione ha richiesto precisione nanometrica presso l'AggieFab Nanofabrication Facility, con il supporto del Texas A&M Engineering Experiment Station e dell'università. I test sono stati condotti in un fluido per compensare la gravità; il team cerca finanziamenti per estendere le prove in microgravità, dove la propulsione guidata dalla luce può essere studiata senza vincoli gravitazionali.
Questo approccio integra il controllo direttamente nel materiale anziché solo nel fascio, il che rende la generazione di forza più flessibile e potenzialmente scalabile: la forza dipende dalla potenza della luce più che dalla dimensione del dispositivo. I risultati si affiancano a studi in Europa e ad iniziative presso il California Institute of Technology e il Rochester Institute of Technology, e aprono la prospettiva che la luce possa un giorno muovere oggetti microscopici fino a veicoli spaziali. Per confronto, con i razzi attuali raggiungere Alpha Centauri richiederebbe centinaia di migliaia di anni, mentre gli autori ipotizzano che nuovi approcci potrebbero, in futuro, ridurre i tempi a circa 20 anni.
Parole difficili
- metajet — dispositivo microscopico che riceve spinta dalla lucemetajets
- metasuperficie — materiale ultrassottile con motivi nanometrici
- nanometrico — relativo a dimensioni dell'ordine del nanometronanometrici, nanometrica
- quantità di moto — grandezza fisica che misura il movimento di un corpo
- propulsione — sistema o azione che produce movimento o spintapropulsione ottica, propulsione guidata dalla luce
- microgravità — condizione con gravità molto ridotta o assente
- scalabile — che può essere ampliato o applicato su scala maggiore
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Domande di discussione
- Quali vantaggi potrebbe offrire integrare il controllo della propulsione direttamente nella metasuperficie rispetto a modificare il fascio luminoso?
- Quali difficoltà tecniche e logistiche immaginate per estendere i test in microgravità?
- Se la luce potesse muovere oggetti microscopici e, in futuro, veicoli spaziali, quali applicazioni pratiche vedreste più utili o realistiche?
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