Des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) ont mis au point un moyen de soulever et d'accélérer des objets en utilisant uniquement la lumière, créant des motifs spéciaux à l'échelle nanométrique sur leurs surfaces.
Bien que le travail soit encore purement théorique, il s'agit d'une étape vers le développement d'un vaisseau spatial qui peut atteindre la planète la plus proche en dehors du système solaire en seulement 20 ans, en utilisant uniquement la lumière comme combustible. Un article décrivant l'étude a été publié dans la revue Nature Photonics.
Il y a des décennies, le développement de soi-disant pinces optiques permettait aux scientifiques de déplacer et de manipuler de petits objets, tels que des nanoparticules, en utilisant la pression lumineuse d'un faisceau de lumière laser finement réglé. Ce travail a conduit Arthur Ashkin au prix Nobel de physique 2018. Cependant, les pinces optiques ne peuvent manipuler que de très petits objets et à des distances extrêmement courtes.
«Une balle de ping-pong peut être soulevée avec un flux constant d'air provenant d'un sèche-cheveux», explique l'auteur principal Ognjen Ilic. "Mais cela n'aurait pas fonctionné si la balle de ping-pong était trop grosse, ou si elle était trop loin du sèche-cheveux, etc."
Ingénierie de l'anisotropie optique pour la manipulation auto-stabilisante / Laboratoire Atwater.
Un faisceau de lumière peut manipuler des objets de différentes formes et tailles, du micromètre au mètre, selon de nouvelles recherches. La clé réside dans la création de motifs spéciaux à l'échelle nanométrique sur la surface de l'objet. Ces structures interagissent avec la lumière de telle manière qu'un objet peut s'aligner lorsqu'il y est exposé, créant un moment réparateur pour rester dans le faisceau lumineux. L'objet n'aura plus besoin de faisceaux laser précisément focalisés, car les motifs sur sa surface sont conçus pour «crypter» la stabilité. De plus, la source lumineuse peut être à des millions de kilomètres de l'objet.
«Nous avons développé une méthode qui permet de soulever des objets macroscopiques», explique Harry Atwater. - Cette technique peut être utilisée de manière très intéressante - comme moyen d'accélérer une nouvelle génération d'engins spatiaux. Nous en sommes encore loin, mais nous sommes en train de tester ces principes."
En théorie, un tel engin spatial pourrait être revêtu des structures nanométriques nécessaires, puis accéléré à l'aide d'une lumière laser au sol. Sans carburant à bord, il pourra atteindre des vitesses très élevées, voire relativistes, et peut-être même d'autres étoiles.
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Selon Atwater, la technologie peut être utilisée sur Terre pour produire rapidement des objets beaucoup plus petits comme des circuits imprimés.
Vladimir Guillen
