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.
Moeilijke woorden
- metajet — microschaal apparaat dat door licht wordt bewogenmetajets
- metasurface — ultradunne laag met nanoschaalpatronen die licht sturen
- nanoschaalpatroon — zeer klein patroon op een laag, zichtbaar met microscoopnanoschaalpatronen
- manoeuvreerbaarheid — vermogen om in alle richtingen te bewegen of sturen
- impuls — hoeveelheid beweging die licht of een object draagt
- duwkracht — kracht die ontstaat door reflectie of verplaatsing van licht
- optisch vermogen — hoeveelheid lichtenergie per tijd die een bron uitstraaltoptische vermogen
- microzwaartekracht — zeer kleine zwaartekracht zoals in ruimteproeven
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke technische uitdagingen zie je bij het schalen van metajets van micrometers naar grotere voorwerpen? Geef minstens twee redenen.
- Welke voordelen kan ingebouwde besturing in een metasurface hebben vergeleken met het vormen van de lichtbundel? Geef voorbeelden uit de tekst of eigen voorbeelden.
- Welke veiligheids- of ethische vragen kunnen ontstaan als licht gebruikt wordt om objecten op afstand zonder brandstof te verplaatsen?
Gerelateerde artikelen
Betere weersverwachtingen kunnen hitte‑doden verminderen
Onderzoek vindt dat nauwkeuriger korte‑termijnvoorspellingen het aantal sterfgevallen door hitte kunnen verminderen naarmate het klimaat opwarmt. Verbeterde waarschuwingen geven mensen tijd om hun plannen aan te passen en hun gezondheid te beschermen.
Fatsoenlijke internetverbinding onbereikbaar voor veel mensen
Een nieuw rapport waarschuwt dat fatsoenlijke internetverbinding buiten bereik is voor 90 per cent van de mensen in lage- en middeninkomenslanden. Het rapport noemt 4G, smartphonebezit en dagelijks gebruik als voorwaarden voor echte toegang.
