Ученые разработали нанодвигатель для управления световыми парусами
Межзвездные путешествия с использованием энергии света стали на шаг ближе к реальности. Инженеры Техасского университета A&M под руководством Каушика Кудтаркара создали устройство «метаджет», способное перемещаться в нескольких направлениях за счет преломления световых волн.
Технология позволит решить главную проблему космических световых парусов — возможность маневрирования. Световые паруса — это гигантские легкие конструкции, которые приводятся в движение импульсом отражающегося от них света (например, солнечного или от направленных лазеров). До сих пор считалось, что такой тип двигателя позволяет двигаться только строго вперед.
Новое устройство решает эту проблему за счет использования метаповерхности — ультратонкого материала со специальной текстурой. Поверхность «метаджета» покрыта массивом крошечных цилиндров, размер и расположение которых строго выверены. Эти цилиндры преломляют попадающий на них свет таким образом, что создаваемый импульс позволяет контролировать не только силу, но и направление движения устройства. Общий размер прототипа составляет всего около 0,01 миллиметра.
Для проверки технологии исследователи поместили кремниевый «метаджет» в воду и воздействовали на него лазером. Наблюдения под микроскопом показали, что устройство способно одновременно левитировать и двигаться в горизонтальной плоскости, развивая скорость до 0,07 мм/с.
«Теперь, понимая физику сил, действующих на устройство, мы можем изменять дизайн метаповерхности и направлять ее в любую сторону», — пояснил Каушик Кудтаркар. Он отметил, что в перспективе использование материалов, способных менять свою форму, позволит создать управляемые световые паруса для маневрирования в глубоком космосе.
Помимо космической отрасли, технология имеет потенциал применения в медицине. Микроскопические устройства могут использоваться для адресной доставки лекарств внутри организма. По словам разработчиков, такой подход безопаснее существующих лазерных методов доставки, так как исключает прямое воздействие тепла и света на чувствительные молекулы препаратов.
В настоящее время исследовательская группа работает над адаптацией устройства к различным длинам световых волн. Главная цель — заставить метаповерхность эффективно работать с широким спектром солнечного света, что является критически важным условием для применения технологии в реальных космических аппаратах.
Залогиньтесь, чтобы писать комментарии