Raio trator a laser poderá puxar objetos em Marte

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/01/2023

O efeito funcionou em uma atmosfera semelhante à de Marte.
[Imagem: Lei Wang et al. - 10.1364/OE.480019]

Raio trator óptico

Pesquisadores chineses desenvolveram uma técnica capaz de usar a luz de um laser para puxar um objeto grande, visível a olho nu.

Embora os raios tratores ópticos - à base de luz - venham sendo desenvolvidos há mais de uma década, eles conseguiam atuar apenas sobre partículas microscópicas.

Esta inovação os coloca mais próximos dos mais avançados raios tratores sônicos, que também já puxam objetos macroscópicos - existem ainda os raios tratores aquáticos, baseados em ondas mecânicas.

A luz contém energia e momento que podem ser usados para vários tipos de manipulação óptica, como levitação e rotação. As pinças ópticas, por exemplo, premiadas com o Nobel de Física de 2018, são instrumentos científicos comumente usados que usam luz laser para segurar e manipular objetos minúsculos, como átomos ou células. E há também vários outros empregos para a chamada pressão de radiação da luz.

Nos últimos dez anos, contudo, os cientistas têm trabalhado em um novo tipo de manipulação óptica: Usar o laser para criar um raio trator óptico, capaz de puxar objetos.

Princípio de funcionamento da tração induzida por laser.
[Imagem: Lei Wang et al. - 10.1364/OE.480019]

Raio trator em Marte

A técnica usada por Lei Wang e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia de QingDao não se voltou exatamente para a fotônica, mas para o material sobre o qual o raio trator de luz consegue atuar.

Eles projetaram uma estrutura composta de grafeno e dióxido de silício (SiO₂) que, quando irradiada com um laser, produz uma diferença de temperatura invertida, o que significa que o lado oposto ao laser fica mais quente - o SiO₂ é um vidro transparente, por isso aquece menos do que o grafeno, que absorve a luz. Com isto, as moléculas de gás na parte de trás do objeto recebem mais energia, empurrando o objeto em direção à fonte de luz.

Como o efeito é pequeno, os pesquisadores colocaram seu material em um ambiente com baixa pressão de ar. O ambiente de gás rarefeito então permitiu produzir uma força de tração do laser forte o suficiente para mover a pequena tira de grafeno-SiO₂.

Usando o material para montar um pêndulo de torção, os pesquisadores demonstraram o fenômeno de puxar usando laser de uma maneira que era visível a olho nu. Eles então usaram um pêndulo de gravidade tradicional para medir quantitativamente a força de tração do laser. Ambos os dispositivos tinham cerca de cinco centímetros de comprimento.

"Nossa técnica fornece uma abordagem de tração sem contato e de longa distância, que pode ser útil para vários experimentos científicos," disse Wang. "O ambiente de gás rarefeito que usamos para demonstrar a técnica é semelhante ao encontrado em Marte. Portanto, ela tem potencial para um dia manipular veículos ou aeronaves em Marte."

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