.
Raios tratores, uma tecnologia antes relegada à ficção científica, podem em breve se tornar uma realidade prática com a ajuda de avanços recentes na pesquisa de metassuperfícies.
Em desenvolvimento por pesquisadores do Centro de Excelência ARC para Sistemas Meta-Ópticos Transformativos (TMOS), a nova tecnologia representa “um primeiro passo importante no desenvolvimento de feixes tratores habilitados para metassuperfícies”, que a equipe TMOS diz será capaz de recolher partículas usando raios de luz.
As contrapartes de ficção científica desta tecnologia emergente da vida real foram retratadas em filmes que incluem Guerra das Estrelasonde tais dispositivos anteriormente imaginários são usados para impedir que objetos como naves espaciais se movam ou evitem a captura.
Enquanto raios tratores da vida real ainda estão longe de igualar o poder de seus análogos fictícios, os pesquisadores do TMOS dizem que seu desenvolvimento da nova tecnologia revolucionária se inspira em conceitos antes imaginários.
“Este trabalho abre novas possibilidades para o uso da luz para exercer forças em objetos minúsculos”, disse Ken Crozier, o pesquisador-chefe da pesquisa recente.
Tornando os Tractor Beams uma realidade
A equipe, liderada por pesquisadores da Universidade de Melbourne, relata a criação de um feixe solenoide que depende de uma metassuperfície especial de silício para gerá-lo.
Feixes solenóides foram desenvolvidos no passadoembora esses projetos anteriores dependam principalmente de dispositivos conhecidos como moduladores especiais de luz, ou SLMs. O tamanho desses dispositivos impôs um fator limitante em seu uso potencial, particularmente em aplicações portáteis.
Na nova pesquisa da equipe, descrita em um estudo que apareceu recentemente em Fotônica ACSeles descrevem a metassuperfície especial desenvolvida para sua tecnologia de feixe trator como uma camada extremamente fina (cerca de 1/2000 de milímetro) de silício nanopadronizado, que eles acreditam que um dia poderá ajudar a facilitar dispositivos portáteis que permitirão aos cirurgiões realizar biópsias não invasivas em pacientes, o que resultaria em menos danos aos tecidos circundantes do que os métodos atuais.
No cerne da tecnologia está o entendimento de que as forças exercidas por feixes de luz têm o efeito de deslocar partículas, que são movidas para mais longe da fonte de luz com sua passagem. No entanto, pesquisas anteriores mostraram que feixes solenoides podem atrair partículas em direção à sua fonte de luz, semelhante a como as ranhuras em uma broca permitem que o material que ela corta seja puxado para cima.
Os pesquisadores do TMOS dizem que seu feixe tem algumas vantagens significativas sobre os designs anteriores, permitindo que ele seja mais flexível e capaz de funcionar sem a necessidade de um SLM. Além disso, seu tamanho o torna muito mais útil em designs práticos e portáteis, ao mesmo tempo em que requer menos energia do que as variedades existentes.
Uma nova metasuperfície para vigas tratoras práticas
Metasuperfícies são materiais criados em espessuras abaixo do comprimento de onda que podem modular o comportamento de ondas eletromagnéticas sob condições específicas.
Para sua pesquisa recente, a equipe do TMOS criou uma metassuperfície especial de silício. O padrão foi derivado pelo mapeamento do holograma de fase do feixe que eles esperavam gerar. A metassuperfície foi produzida usando um processo combinado de litografia de feixe de elétrons e gravação de íons reativos.
O material resultante permite que um feixe de entrada seja filtrado através dele, convertendo mais de 3/4 do feixe em um feixe solenóide. Menos de um quarto do feixe é dobrado para longe, permitindo que os pesquisadores o implementem sem interferência potencial da porção não convertida do feixe.
Pequeno, mas poderoso
“O tamanho compacto e a alta eficiência deste dispositivo podem levar a aplicações inovadoras no futuro”, disse Maryam Setareh, pesquisadora líder do projeto. “A capacidade de puxar partículas usando uma metassuperfície pode ter o potencial de impactar o campo da biópsia, reduzindo potencialmente a dor por meio de métodos menos invasivos.”
Setareh acrescentou que ele e seus colegas pesquisadores estão animados com a perspectiva de poderem investigar usos para seu dispositivo, bem como seu desempenho em experimentos futuros envolvendo a manipulação de partículas, o que eles acreditam que “poderia oferecer insights valiosos”.
“O próximo estágio desta pesquisa será demonstrar a capacidade do feixe de puxar partículas experimentalmente”, disse Crozier, acrescentando que sua equipe espera compartilhar os resultados desses esforços de acompanhamento em um futuro próximo, à medida que pesquisas adicionais forem concluídas.
Micah Hanks é o editor-chefe e cofundador do The Debrief. Ele pode ser contatado por e-mail em micah@thedebrief.org. Acompanhe o trabalho dele em micahhanks.com e em X: @MicahHanks.
.
