Vonósugár, már nem csak nanoméretű tárgyakhoz

A fotonok energiáját és lendületét többféle optikai manipulációra fel lehet használni, mint a lebegtetés vagy a forgatás. A lézerrel működő optikai csipeszeket (2018-ban Nobel-díjat ért a felfedezése) jó ideje használják egészen mini objektumok, pl. atomok vagy sejtek megragadásához, manipulálásához a tudományos kutatómunkában. Azonban igazán „nagy”, vagyis szabad szemmel látható tárgyak mozgatásában eddig nem jártak sikerrel, holott a módszer nagyban is működik, hisz már Keplerben felmerült, hogy az üstökösök csóváját a Nap fénye befolyásolja.

Az Amerikai Optikai Társaság folyóirata, az Optics Express számolt be arról a fejlesztésről, amelyben kínai kutatóknak sikerült egy damilszálra felfüggesztett műanyag lemezbe ágyazott, 1 centis lapkát kimozdítani, pusztán lézersugár segítségével.

A kutatók egy grafénból és szilícium-dioxidból (gyakorlatilag üvegből) álló kompozit tárgyat készítettek, amelynek egyik – a lézersugárral ellentétes – oldala felmelegszik a megvilágítás hatására. A ritka gázzal töltött tartályba helyezett és felfüggesztett tárgy ennek hatására elfordult – ezt jól láthatóvá tette az a műanyag lemezke, amelyhez hozzáerősítették. A grafén-szilícium-dioxid kompozit lapka hátoldalánál a gázmolekulák felmelegednek és a tárgyat a lézerfény forrása felé mozdítják el, a ritka gázból álló környezetben ezzel már makroszkopikus (szabad szemmel látható) tárgyat tudtak elmozdítani.

„Korábbi kutatásokban a fény húzóereje túl gyenge volt ahhoz, hogy makroszkopikus tárgyat elmozdítsanak vele” – mondta Lej Vang, a Csingtao Műszaki- és Tudományos Egyetem kutatója, az eljárást kifejlesztő csoport tagja. „Az új módszerünkkel a fény vonóereje sokkal nagyobb, valójában több mint három nagyságrenddel nagyobb, mint a napvitorlás vitorláját érő fénynyomás, amelyben a fotonok lendülete keltette kis tolóerőt használják a mozgatáshoz.”

A kísérletekben a kutatók olyan körülményeket utánoztak le, mint a marsi légkör. „A technikánk nagy távolságon működő, érintésmentes vontatást jelent, ami hasznos lehet különböző tudományos kísérletekben” – mondta Vang. „A ritka gázból álló közeg, amelyben a technika demonstrációját végeztük, megfeleltethető a marsi légkörnek. Egy nap majd a Marson különféle járművek vagy repülők mozgatására is alkalmas lehet e módszer.”

A lézeres vontatás hangolható, ismételhető mozzanatokból áll, így precíz mozgatásra alkalmas. A most bemutatott technika igazán csak egy elvi módszer gyakorlati demonstrációja volt, még nagyon sok részletet ki kell dolgozni, illetve még sok mindent meg is kell tudnunk a lézerfény, a különböző anyagok és közegek közti kapcsolatról.