Vísindamenn hafa þróað leið til að nota leysiljós til að draga stórsæjan hlut. Þótt áður hafi verið sýnt fram á smásæir sjónræna dráttarvélargeisla er þetta í fyrsta skipti sem lasertog hefur verið notað á stærri hluti.
Ljós inniheldur bæði orku og skriðþunga sem hægt er að nota fyrir ýmsar gerðir sjónrænna aðgerða eins og svigrúm og snúning. Optical pincet, til dæmis, eru almennt notuð vísindatæki sem nota leysirljós til að halda og vinna með örsmáa hluti eins og frumeindir eða frumur. Undanfarin tíu ár hafa vísindamenn unnið að nýrri tegund sjónræns meðferðar: að nota leysir ljós að búa til optískan traktorsgeisla sem gæti dregið hluti.
„Í fyrri rannsóknum var ljóstogkrafturinn of lítill til að draga stórsæjan hlut,“ sagði rannsóknarhópurinn Lei Wang frá QingDao vísinda- og tækniháskólanum í Kína. „Með nýju nálguninni okkar hefur ljóstogkrafturinn miklu meiri amplitude. Reyndar er það meira en þremur stærðargráðum stærri en ljósþrýstingurinn sem notaður er til að knýja sólsegl, sem notar skriðþunga ljóseinda til að beita lítinn þrýstikraft.“
Í tímaritinu Optics Express, Wang og félagar sýna fram á að stórsæ grafen-SiO2 hægt er að nota samsetta hluti sem þeir hönnuðu til að draga með leysi í umhverfi með sjaldgæfu gasi. Þessi tegund af umhverfi hefur þrýsting sem er mun lægri en loftþrýstingur.
„Tækni okkar veitir snertingu og lengri fjarlægð dráttaraðferð, sem getur verið gagnleg fyrir ýmsar vísindalegar tilraunir,“ sagði Wang. „Umhverfið um sjaldgæfa gasið sem við notuðum til að sýna tæknina er svipað því sem er að finna á Mars. Þess vegna gæti það haft möguleika á að stjórna farartækjum eða flugvélum á Mars einn daginn.
Að búa til nægan kraft
Í nýju verkinu hönnuðu vísindamennirnir sérstakt grafen-SiO2 samsett uppbygging sérstaklega fyrir lasertog. Þegar það er geislað með leysi, skapar uppbyggingin öfug hitamun, sem þýðir að sú hlið sem snýr frá leysinum verður heitari.
Þegar hlutir gerðir úr grafen-SiO2 samsett uppbygging eru geislað af a Leysigeisli, gassameindir á bakhlið þeirra fá meiri orku og ýta hlutnum í átt að ljósgjafanum. Með því að sameina þetta með lágum loftþrýstingi í umhverfi sem er þurrkað gas gerði rannsakendum kleift að fá nægilega sterkan leysikraft til að hreyfa sig stórsæir hlutir.
Með því að nota torsion-eða snúnings-pendúlbúnað úr grafen-SiO þeirra2 samsett uppbygging sýndu vísindamennirnir fram á leysirdráttarfyrirbærið á þann hátt sem var sýnilegt með berum augum. Þeir notuðu síðan hefðbundinn þyngdaraflspendúl til að mæla leysikraftinn. Bæði tækin voru um fimm sentimetra löng.
Endurtekin, stillanleg toga
„Við komumst að því að togkrafturinn var meira en þremur stærðargráðum stærri en ljósþrýstingurinn,“ sagði Wang. „Að auki er leysitogið endurtekið og hægt er að stilla kraftinn með því að breyta leysikraftinum.
Rannsakendur vara við því að þetta verk sé aðeins sönnun fyrir hugmyndinni og að margir þættir tækninnar þyrftu að bæta áður en hún yrði raunhæf. Til dæmis þarf kerfisbundið fræðilegt líkan til að spá nákvæmlega fyrir um leysikraftinn fyrir tilteknar breytur, þar með talið rúmfræði hlutar, leysiorku og umhverfismiðlana. Rannsakendur vilja einnig bæta leysir draga stefnuna svo að það geti unnið fyrir breiðari svið loftþrýstings.
„Vinnan okkar sýnir að sveigjanleg ljósmeðferð á stórsæjum hlut er framkvæmanleg þegar samspil ljóss, hlutar og miðils er vandlega stjórnað,“ sagði Wang. „Það sýnir líka hversu flókið leysi-efni samskipti eru og að mörg fyrirbæri eru langt frá því að vera skilin bæði á stór- og örkvarða.
Heimild: Vísindamenn búa til optískan dráttarvélargeisla sem dregur stórsæja hluti
