Lasers sturen kleine 'metajets' in drie dimensies ^{CEFR B2}

Onderzoekers van Texas A&M, onder leiding van Shoufeng Lan van het Lab for Advanced Nanophotonics, publiceerden hun bevindingen in Newton. Zij ontwikkelden micron‑schaal apparaten, 'metajets', die volledige driedimensionale manoeuvreerbaarheid laten zien wanneer ze met lasers worden beschenen.

De kern van de techniek is een metasurface: een ultradunne laag met nanoschaalpatronen die bepalen hoe licht buigt, reflecteert en zijn impuls overdraagt. Door vorm, oriëntatie en plaatsing van die patronen te ontwerpen, sturen de onderzoekers de richting en grootte van de kracht. Lan gebruikte een vergelijking met pingpongballen om te laten zien dat reflecterend licht impuls overdraagt en zo duwkracht produceert.

In tegenstelling tot methoden die de lichtbundel vormen, zit de besturing hier ingebouwd in het materiaal zelf. Daardoor ontstaat flexibeler krachtsgeneratie en mogelijk betere schaalbaarheid: de kracht hangt vooral af van het optische vermogen, niet strikt van de grootte van het apparaat. De huidige metajets zijn tientallen micrometers groot, kleiner dan een mensenhaar, en werden gefabriceerd in de AggieFab Nanofabrication Facility met steun van TEES en de universiteit.

Onderzoekers testten de apparaten in een vloeistof om zwaartekracht te compenseren en willen vervolgtesten in microzwaartekracht uitvoeren. Het werk bouwt voort op onderzoek in Europa en op inspanningen aan het California Institute of Technology en het Rochester Institute of Technology. De auteurs schrijven dat de resultaten kunnen bijdragen aan een toekomst waarin licht objecten van microscopische apparaten tot ruimteschepen kan verplaatsen zonder fysiek contact of brandstof, en noemen zelfs verkenning naar Alpha Centauri binnen ongeveer 20 jaar als een mogelijk gevolg van deze ontwikkeling.