Лазеры управляют метаджетами в трёх измерениях ^{CEFR B2}

Исследователи из Texas A&M добились точного трёхмерного управления микронными «метаджетами» с помощью лазерного света. Руководитель проекта Шофэнг Лан (Shoufeng Lan) и его Lab for Advanced Nanophotonics опубликовали результаты в Newton. Каждый метаджет выполнен из метаповерхности — ультратонкой структуры с наноразмерным рисунком, который формирует и перенаправляет свет, задавая его взаимодействие с объектом.

Меняя форму, ориентацию и расположение элементов метаповерхности, учёные регулировали, как свет передаёт импульс, и тем самым получали управляемую силу. Лан провёл аналогию с отскоком шариков для пинг-понга: при отражении свет отдаёт импульс и толкает предмет. В отличие от подходов, ориентированных на формирование лазерного пучка, здесь «управление» встроено в сам материал, что повышает гибкость и позволяет думать о масштабировании концепции.

Сила зависит от оптической мощности, а не от размера устройства, поэтому принципы могут работать и за пределами микроскопических систем при наличии достаточной мощности. Текущие метаджеты имеют размеры в десятки микрон — меньше ширины человеческого волоса — и изготовлены с нанометровой точностью на площадке AggieFab при поддержке TEES и университета.

Испытания проводили в жидкости, чтобы компенсировать гравитацию и лучше наблюдать движение; команда ищет финансирование для тестов в микрогравитации, где можно изучать световую тягу без влияния тяжести. Работа дополняет исследования групп в Европе и усилия в USA (California Institute of Technology, Rochester Institute of Technology) и нацелена на возможность управления и перемещения объектов без физического контакта и топлива; авторы отмечают, что подобные технологии теоретически могли бы сократить время достижения Альфа Центавра по сравнению с нынешними ракетными способами.