Laser: Traktorstrahl aus Licht zieht makroskopisches Objekt an
Licht zieht Pendel an: Ein Team aus China hat ein System entwickelt, das wirkt wie ein Traktorstrahl und in der Lage ist, ein makroskopisches Objekt zu bewegen.
Licht wird seit einiger Zeit dafür eingesetzt, winzige Objekte zu bewegen . Mit sogenannten optischen Pinzetten beispielsweise werden Atome oder Zellen gehalten oder manipuliert. Allerdings geht das nur im mikroskopischen Bereich.
Das Team von Lei Wang von der Qingdao University of Science and Technology hat es geschafft, ein etwa fünf Zentimeter langes Pendel mit einem Laserstrahl anzuziehen. Der Laser wurde auf das Pendel gerichtet, und dieses wurde mit bloßem Auge erkennbar in Richtung der Lichtquelle angezogen.
Die Zugkraft war bisher zu gering
"In früheren Studien war die Zugkraft des Lichts zu gering, um ein makroskopisches Objekt zu ziehen" , sagte Projektleiter Lei Wang(öffnet im neuen Fenster) . "Mit unserem neuen Ansatz hat die Zugkraft des Lichts eine viel größere Amplitude. Sie ist sogar um mehr als drei Größenordnungen stärker als der Lichtdruck, der zum Antrieb eines Sonnensegels verwendet wird, das den Impuls von Photonen nutzt, um eine kleine Schubkraft auszuüben."
Ein Traktorstrahl, mit dem große Objekte - Raumschiffe gar - angezogen werden können, ist die Entwicklung von Wangs Team jedoch nicht: Sie funktioniert nur unter sehr eingeschränkten Bedingungen im Labor.
So besteht das Pendel aus einer Graphen-Siliciumoxid-Verbundstruktur. Wird diese mit dem Laser angestrahlt, erzeugt sie einen umgekehrten Temperaturunterschied. Das bedeutet, die Rückseite wird heißer als die dem Laser zugewandte.
Die Rückseite wird heißer
Dadurch erhalten die Gasmoleküle auf der Rückseite des Objekts mehr Energie und drücken es in Richtung des Lasers. Das geht aber nur in einer Edelgasatmosphäre, deren Druck deutlich geringer ist als der Druck der Erdatmosphäre.
Solche atmosphärischen Bedingungen herrschen laut Wang auf dem Mars. Seiner Ansicht nach könnte das System in der Zukunft zum Einsatz kommen, um Fahrzeuge oder Fluggeräte auf dem Nachbarplaneten zu bewegen.
"Wir stellten fest, dass die Zugkraft um mehr als drei Größenordnungen größer war als der Lichtdruck" , sagte Wang. Die Zugkraft habe durch Änderung der Laserleistung verändert werden können. "Unsere Arbeit zeigt, dass eine flexible Lichtmanipulation eines makroskopischen Objekts möglich ist, wenn die Wechselwirkungen zwischen dem Licht, dem Objekt und dem Medium sorgfältig kontrolliert werden." Das Team hat die Entwicklung in der Fachzeitschrift Optics Express(öffnet im neuen Fenster) beschrieben.