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칼텍 (Caltech)의 연구원은 물체의 표면에 특정한 나노 스케일 패터닝을 만들어 빛 만을 사용하여 물체를 공중에 뜨고 추진할 수 있는 방법을 고안했다.이론적으로는 이 작업은 빛에 의해서만 전력이 공급되고 가속되는 태양계 외부의 가장 가까운 행성에 도달할 수 있는 우주선을 개발할 수 있다.이 연구를 설명하는 논문은 네이처 포토닉스 (Nature Photonics, "Self-stabilizing photonic levitation and propulsion of nanostructured macroscopic objects") 저널에서 볼 수 있다.수십 년 전에 소위 광학 집게 (optical tweezers)가 개발됨으로써 과학자들은 예리하게 초점을 맞춘 레이저 광선의 복사 압력을 이용하여 나노 입자와 같은 작은 물체를 움직이고 조작할 수 있었다. 이 연구는 2018 노벨 물리학상의 기초를 마련했다. 그러나 광학 집게는 매우 짧은 거리에서만 매우 작은 물체를 조작할 수 있다.헤어 드라이어에서 일정한 공기 흐름을 사용하여 핑퐁 공을 부양할 수는 있지만 핑퐁 공이 너무 크고 헤어 드라이어와 너무 멀리 떨어져 있다면 부양시킬 수 없다.이 새로운 연구를 통해 마이크로 미터에서 미터까지 다양한 모양과 크기의 물체를 광선으로 조작할 수 있었다. 핵심은 물체의 표면에 특정 나노 스케일 패턴을 생성하는 것이다. 이 패터닝은 교란될 때 물체가 오른쪽 방향으로 빛과 상호 작용하여 광 빔에 광선을 유지하는 복원 토크를 생성한다. 따라서, 고도로 집속된 레이저 빔의 요구없이, 물체의 패터닝은 그들 자신의 안정성을 "인코딩"하도록 설계된다. 광원은 수백만 마일 떨어진 곳에 있을 수도 있다.연구팀은 거시적인 물체를 공중에 뜨게 할 수 있는 방법을 생각해 냈다. 이 기술을 차세대 우주선의 추진 수단으로 사용하는 것은 대담한 흥미로운 적용이다. 우리는 실제로 그렇게 하는 것이 먼 길이지만 우리는 원칙을 시험하는 과정에 있다.이론상으로는, 이 우주선은 나노 스케일 구조로 패터닝될 수 있으며 지구 기반의 레이저 빛에 의해 가속될 수 있다. 연료를 옮길 필요없이 우주선은 매우 높고 심지어 상대주의적인 속도에 도달할 수 있으며 다른 별들로 여행할 수도 있다.또한이 기술을 지구에서 사용하여 회로 기판과 같이 훨씬 작아진 물체를 신속하게 제조할 수 있다. |
