At lyset kan brukes til å flytte objekter, er ikke i seg selv noen nyhet. Nobelprisen i fysikk 2018 gikk til den optiske pinsetten, der en fokusert laserstråle kunne fange og holde fast små partikler. Innovasjonen har blant annet blitt tilpasset innen bioteknologi.
På Chalmers har man tatt det neste steget og lykkes med å styre mikroskopiske farkoster ved hjelp av lys. I motsetning til optisk pinsett handler dette om et lysfelt som dekker en stor flate - en plan bølge.
Nå har teamet på Chalmers presentert forskningen i tidsskriftet Nature Nanotechnology.
10 mikrometer brede
Farkostene består av ti mikrometer brede partikler, med en tykkelse på 1 mikrometer - tilsvarende en tusendels millimeter. Partiklene er belagt med en såkalt meta-overflate av nanopartikler designet for å omdirigere lysretningen på bestemte måter. Partikkelen ligger på bunnen av et lite vannkar der den kunstige overflaten treffes av lys som faller inn ovenfra eller under.
– Da styrer denne partikkelen lyset slik at det går i en annen retning, og så får du en reaksjonskraft i motsatt retning som driver partikkelen fremover. Fordi den lyser over et ganske stort område, kan den fare fram så å si uhindret, sier Mikael Käll, professor ved Institutt for fysikk ved Chalmers teknologiske universitet og ansvarlig for forskningsprosjektet, til Ny Teknik.
Hva er bruksområdene?
Teamet hans var i stand til å kjøre farkostene i kontrollerte baner med stor presisjon, både når det gjelder hastighet og retning. Det Chalmers har oppnådd er unikt.
– Å kunne styre en partikkel som belyses med en plan bølge, og styre den med polarisering – dette er nytt og har ikke blitt gjort før. Det åpner for nye muligheter og ideer om bruk av lys for å manipulere små ting med lignende effekter som de vi bruker, spesielt under et mikroskop, sier Käll.
Chalmers-professoren konstaterer at han alltid blir spurt om mulige anvendelsesområder, men selv om det handler om grunnforskning, kan professoren se potensial for teknologien på visse områder.
– Man kunne tenke seg anvendelser innen mikrofluidikk eller bioteknologi. Det er nok det som er nærmest, men man vet man aldri hva som skjer når man har gjort noe nytt.
Problemer gjenstår
Det er imidlertid grunnleggende problemer som gjenstår å løse. For eksempel kan du foreløpig ikke få partikkelen til å rygge, men en idé for å løse dette kan kanskje være to lysstråler med forskjellige farger.
Men det er ikke bare i den minste skalaen at lys kan brukes til å skape bevegelse. Käll sier at et amerikansk selskap vurderer å bruke det samme prinsippet i verdensrommet – for å drive små mikrosatellitter ved hjelp av lys.
Det lille romfartøyet er ment å bli sluppet ut fra en geostasjonær satellitt, og vil deretter bli belyst med en sterk laser fra jorden. Da akselererer mikrosatellittene og kan sendes i mange retninger, for eksempel for å utforske områdene nærmest vårt solsystem.
Denne artikkelen ble først publisert på Ny Teknik for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.
Forskere: Mener overgangen til grønt hydrogen vil få betydelige miljøkonsekvenser
