211service.com
Hoe een laser in een tractorstraal te veranderen?
Een foton heeft een klein momentum dat het kan geven aan alles wat het raakt, zoals Arthur Compton en Peter Lebedev aan het begin van de vorige eeuw ontdekten. We weten nu dat fotonen kunnen worden gebruikt om alles van elektronen tot zonnezeilen te duwen.
Vandaag demonstreren Jun Chen van de Fudan University in China en een paar vrienden het contra-intuïtieve resultaat dat fotonen ook dingen kunnen trekken. Met andere woorden, ze hebben bedacht hoe ze een achterwaartse trekkracht kunnen genereren uit een voorwaarts voortplantende straal.
Chen en vrienden zeggen dat dit mogelijk is als het systeem aan twee voorwaarden voldoet. Ten eerste werkt het alleen voor bundels waarin het momentum in de voortplantingsrichting klein is, zoals het geval is voor bundels die slechts van een object afkijken. Ten tweede moeten de fotonen tegelijkertijd meerdere multipolen in het deeltje aanslaan, die de bundel verstrooien.
Als de verstrooiingshoek precies goed is, kan het totale momentum in de voortplantingsrichting negatief zijn, wat betekent dat het deeltje terug naar de bron wordt getrokken en het licht een trekstraal wordt.
Dit moet niet worden verward met verschillende mechanismen van het type optische pincet waarbij deeltjes die in een straal zijn gevangen de intensiteitsgradiënt van het licht volgen. In dit geval bereiken de deeltjes altijd een evenwichtspunt waar de intensiteit een maximum bereikt.
De nieuwe kracht van Chen en co werkt wanneer er geen gradiënt is. Als ze de kans krijgen, zal hun trekstraal een deeltje helemaal terugtrekken naar de bron.
Dat is een handig extra hulpmiddel in de trukendoos van de nanomanipulator. Dit kan nieuwe wegen openen voor optische micromanipulatie, waarvan typische voorbeelden zijn het transporteren van een deeltje over een lange afstand en het sorteren van deeltjes, zeggen Chen en co.
Dit is een theoriepapier, dus er is nog één stukje van de puzzel dat moet passen. Ze hoeven nu alleen nog maar aan te tonen dat hun trekstraal werkt.
Referentie: arxiv.org/abs/1102.4905 : Achterwaartse trekkracht van een voorwaarts voortplantende straal