Penyelidik telah membangunkan satu cara untuk menggunakan cahaya laser untuk menarik objek makroskopik. Walaupun rasuk traktor optik mikroskopik telah ditunjukkan sebelum ini, ini adalah salah satu kali pertama tarikan laser telah digunakan pada objek yang lebih besar.
Cahaya mengandungi kedua-dua tenaga dan momentum yang boleh digunakan untuk pelbagai jenis manipulasi optik seperti levitasi dan putaran. Pinset optik, sebagai contoh, biasanya digunakan instrumen saintifik yang menggunakan cahaya laser untuk memegang dan memanipulasi objek kecil seperti atom atau sel. Selama sepuluh tahun yang lalu, saintis telah mengusahakan jenis manipulasi optik baharu: menggunakan lampu Laser untuk mencipta rasuk traktor optik yang boleh menarik objek.
"Dalam kajian terdahulu, daya tarikan cahaya terlalu kecil untuk menarik objek makroskopik," kata ahli pasukan penyelidik Lei Wang dari Universiti Sains dan Teknologi QingDao di China. "Dengan pendekatan baharu kami, daya tarikan cahaya mempunyai amplitud yang lebih besar. Malah, ia adalah lebih daripada tiga susunan magnitud lebih besar daripada tekanan ringan yang digunakan untuk memacu layar solar, yang menggunakan momentum foton untuk menggunakan daya tolakan yang kecil."
Dalam jurnal Optik Ekspres, Wang dan rakan sekerja menunjukkan bahawa makroskopik graphene-SiO2 objek komposit yang mereka reka boleh digunakan untuk menarik laser dalam persekitaran gas jarang. Persekitaran jenis ini mempunyai tekanan yang jauh lebih rendah daripada tekanan atmosfera.
“Teknik kami menyediakan bukan hubungan dan jarak jauh pendekatan menarik, yang mungkin berguna untuk pelbagai eksperimen saintifik,” kata Wang. "Persekitaran gas jarang yang kami gunakan untuk menunjukkan teknik itu serupa dengan apa yang ditemui di Marikh. Oleh itu, ia mungkin mempunyai potensi untuk satu hari memanipulasi kenderaan atau pesawat di Marikh."
Mencipta kekuatan yang cukup
Dalam kerja baru, para penyelidik mereka bentuk graphene-SiO khas2 struktur komposit khusus untuk tarikan laser. Apabila disinari dengan laser, struktur menghasilkan perbezaan suhu terbalik, bermakna bahagian yang menghadap ke arah laser menjadi lebih panas.
Apabila objek dibuat daripada graphene-SiO2 struktur komposit disinari oleh a pancaran laser, molekul gas di bahagian belakangnya menerima lebih banyak tenaga dan menolak objek ke arah sumber cahaya. Menggabungkan ini dengan tekanan udara rendah persekitaran gas rarified membolehkan para penyelidik memperoleh daya tarikan laser yang cukup kuat untuk bergerak objek makroskopik.
Menggunakan peranti pendulum kilasan—atau pusing—yang diperbuat daripada graphene-SiO mereka2 struktur komposit, para penyelidik menunjukkan fenomena tarikan laser dengan cara yang boleh dilihat dengan mata kasar. Mereka kemudian menggunakan bandul graviti tradisional untuk mengukur secara kuantitatif daya tarikan laser. Kedua-dua peranti adalah kira-kira lima sentimeter panjang.
Tarikan boleh diulang, boleh dilaras
"Kami mendapati bahawa daya tarikan adalah lebih daripada tiga susunan magnitud lebih besar daripada tekanan ringan," kata Wang. "Selain itu, tarikan laser boleh diulang, dan daya boleh ditala dengan menukar kuasa laser."
Para penyelidik memberi amaran bahawa kerja ini hanyalah bukti konsep dan banyak aspek teknik memerlukan penambahbaikan sebelum ia praktikal. Sebagai contoh, model teori yang sistematik diperlukan untuk meramalkan daya tarikan laser dengan tepat untuk parameter tertentu termasuk geometri objek, tenaga laser dan media sekeliling. Para penyelidik juga ingin menambah baik strategi tarikan laser supaya ia boleh berfungsi untuk julat tekanan udara yang lebih luas.
"Kerja kami menunjukkan bahawa manipulasi cahaya fleksibel objek makroskopik boleh dilaksanakan apabila interaksi antara cahaya, objek dan medium dikawal dengan teliti," kata Wang. "Ia juga menunjukkan kerumitan interaksi jirim laser dan banyak fenomena yang tidak dapat difahami pada kedua-dua skala makro dan mikro."
sumber: Penyelidik mencipta rasuk traktor optik yang menarik objek makroskopik
