小型「メタジェット」は光を利用して星間旅行の帆を操縦できる可能性がある

光による星間旅行がまた一歩近づいた。光の帆は、反射する光によって押し出される巨大な羽根であり、宇宙を長距離移動するための最良の方法である可能性があり、現在、私たちはそれらを方向付ける方法を持っているかもしれません。

テキサス A&M 大学のカウシク・クダーカール氏は、「あらゆる光やレーザーが運動量の伝達を伝達できることはすでに知っていましたが、今回はその方向も制御できるようになりました」と述べています。彼と彼の同僚は、光の反射だけでなく屈折を利用して一度に複数の方向に移動するメタジェットと呼ばれる小型デバイスを作成しました。

このデバイスはメタサーフェスと呼ばれるマテリアルで、光を操作するためにテクスチャー加工された非常に薄いシートです。この場合、研究者らは光を使ってメタサーフェスを操作することで、それをひっくり返しました。マテリアル上の一連の小さな柱が、当たる光を方向付け、柱のサイズとパターンが、デバイスが移動する際に光がデバイス全体に与える衝撃の強さと方向を制御します。アセンブリの直径は約 0.01 ミリメートルです。

これをテストするために、研究者らはシリコンデバイスを水に落としてレーザーを照射し、顕微鏡で観察してその動きを追跡した。彼らは、メタジェットが浮上して水平方向に移動し、最高速度が毎秒約0.07ミリメートルに達することを発見した。

「このデバイスの力についてわかったので、メタサーフェスのデザインを変更して、好きなように方向付けることができます」と Kudtarkar 氏は言います。時間の経過とともに形状が変化するメタサーフェスが存在しており、そのような素材を軽い帆に使用して宇宙を航行することができる可能性がある、と彼は言う。

「宇宙の場合は拡張することもできますが、同じサイズを維持して生物医学用途にも使用できます。これらのデバイスは文字通り薬物を特定の場所に押し込むことができます」とクダルカー氏は言います。レーザーはすでにこの目的に使用できますが、その熱は分子に損傷を与える可能性があり、メタジェットを使用すると、薬物がレーザービームの熱と光に直接さらされることはありません。

研究者らは現在、デバイスをさまざまな波長の光、特に広いスペクトルの太陽光で動作させ、宇宙旅行に使用されるタイプのライトセイルとの互換性を高めることを検討している。 「これはすべてちょっとしたSFです」とクダルカールは言う。