Levitação de objetos com luz pode nos levar às estrelas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/03/2019

O segredo da levitação com luz está nos padrões em nanoescala criados na superfície do objeto. [Imagem: Atwater laboratory]

Levitação com luz

A levitação acústica já está bem desenvolvida e com aplicações práticas, mas levitar objetos usando luz nos aproxima muito mais dos feitos só vistos na ficção científica.

E Ognjen Ilic e Harry Atwater, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos EUA, acabam de demonstrar que é de fato possível levitar e manipular objetos com luz.

Embora ainda teórico, o trabalho é um passo em direção ao desenvolvimento de uma espaçonave que poderá alcançar o planeta mais próximo fora do nosso Sistema Solar em 20 anos, impulsionado e acelerado por um canhão de laser.

A chave para isso está na criação de padrões específicos em nanoescala na superfície de um objeto, transformando o que seria uma simples vela solar passiva em uma metassuperfície.

E é mais do que uma mera impulsão: O padrão de ranhuras na metassuperfície interage com a luz de tal forma que o objeto se realinha quando perturbado, criando um torque de restauração para mantê-lo no feixe de luz. Assim, em vez de exigir raios laser altamente focalizados, o padrão dos objetos é projetado para "codificar" sua própria estabilidade, permitindo usar uma fonte de luz mais difusa a milhões de quilômetros de distância.

É possível projetar a superfície de forma que ela se realinhe automaticamente para ficar no foco de luz. [Imagem: Ilic/Atwater - 10.1038/s41566-019-0373-y]

No espaço e na Terra

Segundo a equipe, o princípio irá funcionar para objetos de qualquer tamanho, de micrômetros a metros.

"Nós criamos um método que pode levitar objetos macroscópicos," disse Atwater. "Há uma aplicação audaciosamente interessante para usar essa técnica como meio de propulsão de uma nova geração de naves espaciais. Estamos longe de realmente [construir essas naves], mas estamos no processo de testar os princípios."

Ele também prevê que a tecnologia poderá ser usada aqui na Terra para permitir a fabricação rápida de objetos cada vez menores, como componentes eletrônicos, uma vez que o mecanismo é mais versátil do que as tradicionais pinças ópticas.

Infelizmente, a pressão de radiação da luz não é forte o suficiente para se contrapor à gravidade, o que significa que não seria possível levitar objetos macroscópicos com luz aqui na Terra - ao menos não com base na teoria agora desenvolvida.

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Bibliografia:

Self-stabilizing photonic levitation and propulsion of nanostructured macroscopic objects
Ognjen Ilic, Harry A. Atwater
Nature Photonics
DOI: 10.1038/s41566-019-0373-y