- Pesquisadores da Texas A&M University e da Northeastern University criaram metajatos que usam a força da luz para levitar e mover objetos com precisão em três dimensões, sem combustível.
- As estruturas nanométricas, chamadas metasuperfícies, redirecionam fótons para gerar impulsos mecânicos controlados, um efeito batizado de força metafotônica.
- O experimento teve o microveículo mais eficiente atingindo cerca de sete micrômetros por segundo, com movimento estável em linha reta.
- Em células aquosas, o veículo mostrou levitação com aceleração vertical aproximadamente 3,5 vezes maior que a horizontal, superando a gravidade durante a propulsionação.
- A pesquisa aponta possibilidades futuras para microrrobôs médicos, laboratórios em chip e, no plano macroscópico, velas solares movidas a laser para viagens interestelares, com aspirações de chegar a Alpha Centauri em cerca de vinte anos; estudo publicado na revista Newton.
A equipe de pesquisadores da Texas A&M University e da Northeastern University, nos Estados Unidos, desenvolveu uma tecnologia que utiliza a pressão da luz para mover objetos sem motores ou combustível. O estudo propõe estruturas nanométricas capazes de levitar, orientar e impulsionar veículos em três dimensões.
Os resultados indicam potencial para sistemas de propulsão leves e eficientes. Em perspectiva, pode haver evolução para velas solares movidas por lasers ou pela luz solar, com aplicações que vão desde microrrobôs até naves espaciais de grande escala.
O estudo, publicado na revista Newton, detalha o uso de metasuperfícies que manipulam a trajetória da luz. Ao redirecionar fótons com precisão, essas estruturas geram forças mecânicas controladas, descritas pelos autores como força metafotônica.
Como funciona a força da luz
A base é a pressão da luz: fótons carregam impulso ao mudar de direção ao atingir uma superfície. O fenômeno, em conformidade com a terceira lei de Newton, transfere parte desse impulso ao objeto alvo.
Os pesquisadores criaram microveículos chamados metajatos, capazes de levitar e se deslocar com um único feixe de laser. No teste mais eficiente, a velocidade ficou em cerca de 7 micrômetros por segundo.
A estabilidade do movimento apareceu com luz linearmente polarizada e alinhamento preciso entre o feixe e o centro de massa do dispositivo, permitindo deslocamento em linha reta sem perder direção.
A levitação ocorreu em células com água, com aceleração vertical cerca de 3,5 vezes maior que a horizontal, superando a gravidade durante o trajeto. Menor densidade de nanopilares aumentou o desvio da luz e a velocidade.
Observações técnicas e perspectivas
Os metajatos foram montados com nanopilares de silício de 500 nanômetros sobre base de dióxido de silício. Para evitar superaquecimento, foi usado laser de 1000 nanômetros, na faixa do infravermelho próximo, que minimiza a absorção pelo silício.
Os experimentos mostraram movimento majoritariamente pela força da luz, sem aquecimento relevante ou formação de bolhas. Configurações estruturais, chamadas supercélulas, variaram entre 3 e 8 nanopilares.
Os resultados indicam que a força metafotônica pode atuar em escalas distintas. Em microescala, há aplicações para navegação em tecidos, entrega de medicamentos e laboratórios em chip. Em macroescala, viabilizam velas solares impulsionadas por lasers, reduzindo a necessidade de combustível em viagens interplanetárias.
A equipe sugere que, se confirmadas as perspectivas, a luz pode tornar-se ferramenta central na exploração interestelar, com maior controle direcional de naves e possibilidades de ajuste fino de trajetória.
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