Araştırmacılar, makroskobik bir nesneyi çekmek için lazer ışığını kullanmanın bir yolunu geliştirdiler. Mikroskobik optik çekici ışınlar daha önce gösterilmiş olsa da, bu lazer çekmenin daha büyük nesneler üzerinde kullanıldığı ilk zamanlardan biridir.

Işık, havaya kaldırma ve döndürme gibi çeşitli optik manipülasyon türleri için kullanılabilen hem enerji hem de momentum içerir. Örneğin, optik cımbızlar, atomlar veya hücreler gibi küçük nesneleri tutmak ve değiştirmek için lazer ışığı kullanan yaygın olarak kullanılan bilimsel araçlardır. Son on yıldır, bilim adamları yeni bir tür optik manipülasyon üzerinde çalışıyorlar:  nesneleri çekebilecek bir optik çekici ışın oluşturmak için.

Çin'deki QingDao Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden araştırma ekibi üyesi Lei Wang, "Önceki çalışmalarda, ışık çekme kuvveti makroskopik bir nesneyi çekmek için çok küçüktü" dedi. "Yeni yaklaşımımızla, ışık çekme kuvveti çok daha büyük bir genliğe sahip. Aslında, küçük bir itme kuvveti uygulamak için fotonların momentumunu kullanan bir güneş yelkenini hareket ettirmek için kullanılan ışık basıncından üç kat daha büyüktür.”

dergisinde Optik Ekspres, Wang ve meslektaşları, makroskopik grafen-SiO2 tasarladıkları kompozit nesneler, seyreltilmiş bir gaz ortamında lazer çekme için kullanılabilir. Bu ortam türü, atmosferik basınçtan çok daha düşük bir basınca sahiptir.

“Tekniğimiz temassız ve  Çeşitli bilimsel deneyler için yararlı olabilecek çekme yaklaşımı," dedi Wang. "Tekniği göstermek için kullandığımız seyreltilmiş gaz ortamı, Mars'ta bulunana benzer. Bu nedenle, bir gün Mars'ta araçları veya uçakları manipüle etme potansiyeline sahip olabilir.”

Yeterli kuvvet yaratmak

Yeni çalışmada, araştırmacılar özel bir grafen-SiO tasarladılar.2 özellikle lazer çekme için kompozit yapı. Bir lazerle ışınlandığında, yapı ters bir sıcaklık farkı yaratır, bu da lazerden uzağa bakan tarafın daha fazla ısınması anlamına gelir.

Grafen-SiO'dan yapılan nesneler2 Kompozit yapı bir ışınla ışınlanır. , arka taraflarındaki gaz molekülleri daha fazla enerji alır ve nesneyi ışık kaynağına doğru iter. Bunu, seyreltilmiş bir gaz ortamının düşük hava basıncıyla birleştirmek, araştırmacıların hareket edecek kadar güçlü bir lazer çekme kuvveti elde etmelerini sağladı. .

Grafen-SiO'larından yapılmış burulma veya döndürme sarkaç cihazı kullanma2 kompozit yapı, araştırmacılar lazer çekme fenomenini çıplak gözle görülebilecek şekilde gösterdi. Daha sonra lazer çekme kuvvetini nicel olarak ölçmek için geleneksel bir yerçekimi sarkacı kullandılar. Her iki cihaz da yaklaşık beş santimetre uzunluğundaydı.

Tekrarlanabilir, ayarlanabilir çekme

Wang, "Çekme kuvvetinin, ışık basıncından üç kat daha büyük olduğunu bulduk" dedi. "Ayrıca, lazer çekme tekrarlanabilir ve lazer gücü değiştirilerek kuvvet ayarlanabilir."

Araştırmacılar, bu çalışmanın yalnızca bir kavram kanıtı olduğu ve tekniğin birçok yönünün pratik hale gelmeden önce iyileştirilmesi gerekeceği konusunda uyarıyorlar. Örneğin, nesnenin geometrisi, lazer enerjisi ve çevreleyen ortam dahil olmak üzere belirli parametreler için lazer çekme kuvvetini doğru bir şekilde tahmin etmek için sistematik bir teorik modele ihtiyaç vardır. Araştırmacılar ayrıca, daha geniş bir hava basıncı aralığında çalışabilmesi için lazer çekme stratejisini geliştirmek istiyor.

Wang, "Çalışmamız, ışık, nesne ve ortam arasındaki etkileşimler dikkatli bir şekilde kontrol edildiğinde makroskopik bir nesnenin esnek ışık manipülasyonunun mümkün olduğunu gösteriyor" dedi. "Ayrıca, lazer-madde etkileşimlerinin karmaşıklığını ve birçok olgunun hem makro hem de mikro ölçeklerde anlaşılmaktan uzak olduğunu gösteriyor."

 

Kaynak: Araştırmacılar, makroskobik nesneleri çeken bir optik çekici ışın yaratıyor

Çevirmek "