Deras mikroskopiska farkoster styrs med ljus: ”Har inte gjorts förut”

2021-10-11 12:15  

De preparerade partiklarna är bara en tusendels millimeter tjocka. Med ljus kan Chalmers-forskarna kontrollera farkosternas riktning och fart.

Att ljus kan användas till att förflytta föremål är i sig ingen nyhet. Nobelpriset i fysik 2018 gick till den optiska pincetten, där en fokuserad laserstråle kunde fånga och hålla fast små partiklar. Innovationen har bland annat fått tillämpningar inom bioteknik.

Vid Chalmers har man tagit nästa steg och lyckats styra mikroskopiska farkoster med hjälp av ljus. Till skillnad från den optiska pincetten, rör det sig här om ett ljusfält som täcker en stor yta – en planvåg.

Nu har teamet på Chalmers presenterat sin forskning i tidskriften Nature Nonotechnology.

Farkosterna utgörs av tio mikrometer breda partiklar, med en tjocklek på 1 mikrometer – motsvarande en tusendels millimeter. Partiklarna är belagda med en så kallad metayta av nanopartiklar designade för att styra om ljusets riktning på specifika sätt  Partikeln ligger på botten av ett litet vattenkärl där den konstgjorda ytan träffas av ljus som faller in ovan- eller underifrån.

– Då styr den här partikeln om ljuset så att det går i en annan riktning, och då får man en reaktionskraft i motsatt riktning som driver partikeln framåt. Eftersom man lyser över ett ganska stort område kan den fara fram obehindrat så att säga, säger Mikael Käll, professor vid institutionen för fysik på Chalmers tekniska högskola och ansvarig för forskningsprojektet, till Ny Teknik.

Vad finns det för applikationsområden?

Hans team kunde köra farkosterna i kontrollerade banor med stor precision, både avseende fart och riktning. Det som Chalmers har åstadkommit är unikt. 

– Att kunna styra en partikel som belyses med en planvåg, och styra den med polarisation – det är nytt och har inte gjorts förut. Det öppnar för nya möjligheter och idéer kring att använda ljus för att med liknande effekter som de vi utnyttjar manipulera små saker, framförallt under mikroskop, säger Mikael Käll.

Läs mer: Bakslag för framtidshoppet inom batteritekniken

Chalmersprofessorn konstaterar att han alltid får frågan om tänkbara applikationsområden, men även om det ju handlar om grundforskning så kan professorn se potential för tekniken inom vissa områden.

– Man skulle kunna tänka sig applikationer inom mikrofluidik eller bioteknologi. Det är väl det som ligger närmast till hands, men sedan vet man aldrig riktigt Vad som händer när man har gjort något nytt, säger Mikael Käll.

Det finns dock grundläggande problem som återstår att lösa. Exempelvis kan man i dagsläger inte backa partikeln, men en idé för att lösa detta skulle kanske kunna vara två ljusstrålar med olika färg.

Men det är inte bara i den minsta skalan som ljus kan användas för att skapa rörelse. Mikael Käll berättar att ett amerikanskt företag funderar på att använda samma princip i rymden – för att driva små mikrosatelliter med hjälp av ljus.

De små farkosterna är tänkta att släppas ut från en geostationär satellit, och ska sedan belysas med stark laser från jorden. Då accelererar mikrosatelliterna, och kan skickas åt många håll för att exempelvis utforska regionerna närmast vårt solsystem.

John Edgren

Mer om: Chalmers Farkost

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt