科学家设计了一种仅使用光悬浮和推动物体的方法
- 尽管仍处于理论阶段，但该技术可用于通过光束悬浮不同大小和形状的物体。
- 它还可以用于开发用于太空探索的激光推进航天器。
光施加力和扭矩的能力是材料光学操纵的关键特征之一。为了使这种操作稳定，源必须表现出足够强的捕获潜力。
在过去的几十年里，科学家们提出了多种基于光的机械操作方法，最著名的是使用激光束的辐射压力来移动和操作微小物体的光镊。这种方法构成了 2018 年诺贝尔物理学奖的基础。
目前，科学家们一直专注于光机械系统中的悬浮动力学，以实现量子力学叠加和基态冷却。
然而，大多数现有技术只能在很短的距离内操纵微观物体。这就像使用吹风机的气流悬浮乒乓球一样。如果球太重，或者离吹风机太远，则不起作用。
最近，加州理工学院的研究人员揭示了一种方法，可以用光束操纵不同大小和形状的物体。这一理论壮举依赖于雕刻在光驱动物体表面的独特纳米级图案。
它是如何工作的？
独特的纳米级图案与光相互作用，使物体可以在空气中保持平衡，产生恢复扭矩以将其保持在光束中。这些图案能够对其自身的稳定性进行编码，从而无需高度聚焦的激光束。事实上，光源可以在数百万公里之外。
参考：Nature Photonics | doi:10.1038/s41566-019-0373-y |加州理工
这种宏观物体的自稳定光学操纵可以通过控制沿物体表面散射的各向异性来实现。
用于自稳定操纵的工程光学各向异性 |研究人员提供
研究人员寻找光学响应中的不对称性，以确保可以为偏离其平衡方向的结构产生恢复扭矩。他们强调创造适当的响应作为集体效应，并开发了一组可以表现出被动自恢复动力学的纳米光子元件。
应用
尽管仍处于理论阶段，但该技术可用于开发可以访问太阳系外行星的光动力航天器。这还有很长的路要走，但研究人员目前正在测试这些原理。
该航天器可以蚀刻出特殊的纳米级图案，并由地球激光束提供动力/加速。它们将能够达到相对论速度，并可能在不携带任何燃料的情况下访问遥远的恒星。
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但在这种光推进理论被用于为航天器提供动力之前，它可以促进电路板等较小物体的制造。
工业技术