연구자들은 레이저 광을 사용하여 거시적 물체를 당기는 방법을 개발했습니다. 미세한 광학 트랙터 빔이 이전에 시연되었지만 레이저 풀링이 더 큰 물체에 사용된 것은 이번이 처음입니다.
빛은 공중 부양 및 회전과 같은 다양한 유형의 광학 조작에 사용할 수 있는 에너지와 운동량을 모두 포함합니다. 예를 들어, 광학 핀셋은 레이저 광을 사용하여 원자나 세포와 같은 작은 물체를 고정하고 조작하는 데 일반적으로 사용되는 과학 기기입니다. 지난 XNUMX년 동안 과학자들은 새로운 유형의 광학 조작을 연구해 왔습니다. 레이저 광 물체를 끌어당길 수 있는 광학 트랙터 빔을 생성합니다.
"이전 연구에서는 빛을 당기는 힘이 거시적 물체를 당기기에는 너무 작았습니다. “우리의 새로운 접근 방식을 사용하면 가벼운 당기는 힘의 진폭이 훨씬 커집니다. 사실, 그것은 광자의 운동량을 사용하여 작은 미는 힘을 발휘하는 태양 돛을 구동하는 데 사용되는 가벼운 압력보다 XNUMX배 이상 큽니다.”
저널에 광학 익스프레스, Wang과 동료들은 거시적 그래핀-SiO2 그들이 설계한 복합 물체는 희박 가스 환경에서 레이저 풀링에 사용할 수 있습니다. 이러한 유형의 환경은 대기압보다 훨씬 낮은 압력을 가집니다.
“우리의 기술은 비접촉 및 장거리의 당기는 접근 방식은 다양한 과학 실험에 유용할 수 있습니다.”라고 Wang은 말했습니다. “기술 시연에 사용된 희박 가스 환경은 화성에서 발견되는 것과 유사합니다. 따라서 언젠가는 화성에서 차량이나 항공기를 조종할 가능성이 있습니다.”
충분한 힘 생성
새로운 작업에서 연구원들은 특별한 그래핀-SiOXNUMX를 설계했습니다.2 특히 레이저 풀링을 위한 복합 구조. 레이저를 조사하면 구조가 반전된 온도 차이를 생성하여 레이저 반대쪽을 향하는 면이 더 뜨거워집니다.
그래핀-SiO로 물체를 만들 때2 복합 구조는 a에 의해 조사됩니다 레이저 빔, 뒷면의 가스 분자는 더 많은 에너지를 받고 물체를 광원쪽으로 밀어냅니다. 이것을 희박한 가스 환경의 낮은 기압과 결합하여 연구자들은 움직일 수 있을 만큼 강한 레이저 당기는 힘을 얻을 수 있었습니다. 거시적 물체.
그래핀-SiO로 만든 비틀림 또는 회전 진자 장치 사용2 연구진은 복합 구조로 레이저 풀링 현상을 육안으로 볼 수 있는 방식으로 시연했다. 그런 다음 전통적인 중력 진자를 사용하여 레이저 당기는 힘을 정량적으로 측정했습니다. 두 장치 모두 길이가 약 XNUMX센티미터였습니다.
반복 가능하고 조정 가능한 당기기
"우리는 당기는 힘이 가벼운 압력보다 XNUMX배 이상 더 크다는 것을 발견했습니다."라고 Wang은 말했습니다. "또한 레이저 당김은 반복 가능하며 레이저 출력을 변경하여 힘을 조정할 수 있습니다."
연구원들은 이 작업이 개념 증명일 뿐이며 기술의 많은 측면이 실용화되기 전에 개선이 필요하다고 경고했습니다. 예를 들어, 물체의 형상, 레이저 에너지 및 주변 매체를 포함하여 주어진 매개변수에 대한 레이저 당기는 힘을 정확하게 예측하려면 체계적인 이론적 모델이 필요합니다. 연구원들은 또한 더 넓은 범위의 기압에서 작동할 수 있도록 레이저 풀링 전략을 개선하고자 합니다.
"우리의 연구는 빛, 물체 및 매체 사이의 상호 작용이 신중하게 제어될 때 거시적 물체의 유연한 빛 조작이 가능하다는 것을 보여줍니다."라고 Wang은 말했습니다. "또한 레이저-물질 상호 작용의 복잡성을 보여주고 많은 현상이 거시적 규모와 미시적 규모에서 모두 이해되지 않는다는 것을 보여줍니다."
