Μικροσκοπικοί δίσκοι πυριτίου που ωθούνται από λέιζερ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την καθοδήγηση ηλιακών πανιών, βοηθώντας τα να ταξιδεύουν πέρα από το ηλιακό σύστημα.
Τα ηλιακά πανιά είναι τεράστια φύλλα που κινούνται από το φως που ανακλάται πάνω τους και θεωρούνται από τις πιο υποσχόμενες λύσεις για μετακινήσεις σε τεράστιες αποστάσεις στο διάστημα. Τώρα, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ίσως υπάρχει τρόπος να τα κατευθύνουν.
«Γνωρίζαμε ήδη ότι οποιοδήποτε φως ή λέιζερ μπορεί να μεταφέρει ορμή, αλλά τώρα μπορούμε να ελέγξουμε και την κατεύθυνση», λέει ο Kaushik Kudtarkar από το Texas A&M University. Ο ίδιος και οι συνεργάτες του δημιούργησαν μια μικροσκοπική συσκευή, που ονομάζεται metajet και χρησιμοποιεί τη διάθλαση του φωτός, όχι μόνο την ανάκλαση, για να κινηθεί προς περισσότερες από μία κατευθύνσεις ταυτόχρονα.
Η συσκευή βασίζεται σε ένα υλικό που ονομάζεται metasurface, δηλαδή μια εξαιρετικά λεπτή επιφάνεια με ειδική υφή που χειραγωγεί το φως. Στην προκειμένη περίπτωση, οι ερευνητές αντέστρεψαν αυτή τη λογική, χρησιμοποιώντας το φως για να επηρεάσουν τη metasurface. Μια σειρά από μικροσκοπικές κολόνες πάνω στο υλικό κατευθύνει το φως που πέφτει πάνω του, ενώ το μέγεθος και το μοτίβο των κολόνων καθορίζουν την ένταση και την κατεύθυνση της ορμής που μεταδίδει το φως σε ολόκληρη τη συσκευή καθώς εκείνη κινείται. Όλη η διάταξη έχει μέγεθος περίπου 0,01 χιλιοστό.
Για να το δοκιμάσουν, οι ερευνητές έριξαν τη συσκευή πυριτίου στο νερό και έστειλαν πάνω της μια δέσμη λέιζερ, παρακολουθώντας την κίνησή της με μικροσκόπιο. Διαπίστωσαν ότι το metajet τόσο αιωρούνταν όσο και κινούνταν οριζόντια, φτάνοντας μέγιστη ταχύτητα περίπου 0,07 χιλιοστών το δευτερόλεπτο.
«Τώρα που γνωρίζουμε τις δυνάμεις που ασκούνται σε αυτή τη συσκευή, μπορείτε να αλλάξετε τον σχεδιασμό της metasurface και να την κατευθύνετε όπως θέλετε», λέει ο Kudtarkar. Υπάρχουν metasurfaces που αλλάζουν σχήμα με τον χρόνο και ένα τέτοιο υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ηλιακά πανιά για την καθοδήγησή τους στο διάστημα, σημειώνει.
«Για το διάστημα, μπορείτε να το επεκτείνετε, αλλά μπορείτε και να το κρατήσετε στο ίδιο μέγεθος και να το χρησιμοποιήσετε σε βιοϊατρικές εφαρμογές: αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν κυριολεκτικά να ωθούν φάρμακα σε μια συγκεκριμένη περιοχή», λέει ο Kudtarkar. Τα λέιζερ μπορούν ήδη να χρησιμοποιηθούν γι’ αυτό, αλλά η θερμότητά τους μπορεί να βλάψει τα μόρια και, με τα metajets, τα φάρμακα δεν θα εκτίθενται άμεσα στη θερμότητα και το φως μιας δέσμης λέιζερ.
Οι ερευνητές προσπαθούν τώρα να κάνουν τη συσκευή τους να λειτουργεί με διαφορετικά μήκη κύματος φωτός, ιδιαίτερα με το ευρύ φάσμα του ηλιακού φωτός, ώστε να ταιριάζει καλύτερα με τον τύπο ηλιακού πανιού που θα χρησιμοποιούνταν στα διαστημικά ταξίδια. «Είναι όλα λίγο σαν επιστημονική φαντασία», λέει ο Kudtarkar.
Newton DOI: 10.1016/j.newton.2026.100471
