I en ny studie, forskare vid University of Illinois och Missouri University of Science and Technology modellerade en metod för att manipulera nanopartiklar som ett alternativt framdrivningssätt för små rymdfarkoster som kräver mycket små dragkraftsnivåer.

Teamet simulerade ett system som använder ljus för att generera ett elektromagnetiskt fält. Neutrala nanopartiklar tillverkade av glas eller något annat material som isolerar snarare än leder elektriska laddningar används. Nanopartiklarna blir polariserade. Alla positiva laddningar förskjuts i fältets riktning och negativa laddningar förskjuts i motsatt riktning. Det skapar ett inre elektriskt fält som producerar en kraft för att flytta partiklarna från en reservoar, leds genom en injektor, sköt sedan ur en gaspedalen för att producera dragkraft.

Studien, som har varit ungefär åtta år på väg, analytiskt visade att tekniken kan fungera, och föreslagna parametrar för framgång.

"Utmaningen är att välja rätt permittivitet för mediet, rätt mängd avgift, där allt detta händer, sa Joshua Rovey, docent vid institutionen för flygteknik vid Grainger College of Engineering vid U of I. "Du måste välja rätt material för själva nanopartiklarna såväl som materialet som omger nanopartiklarna när de rör sig genom strukturen."

Tekniken är baserad på ett fysikfält som kallas plasmonik som studerar hur optiskt ljus eller optiska elektromagnetiska vågor, interagerar med strukturer i nanoskala, såsom en stång eller prisma.

Rovey förklarade när ljuset träffar strukturen i nanoskala, en resonansinteraktion inträffar. Det skapar starka elektromagnetiska fält precis bredvid den strukturen. Och dessa elektromagnetiska fält kan manipulera partiklar genom att applicera krafter på partiklar i nanoskala som är nära dessa strukturer. Studien fokuserade på hur man matar nanopartiklarna in i acceleratorstrukturen, eller injektor och hur vinklarna på plattorna i injektorn påverkar krafterna på dessa nanopartiklar.

"En av de främsta motiverande faktorerna för konceptet var frånvaron av eller bristen på strömförsörjning i rymden, " Sa Rovey. "Om vi ​​bara kan utnyttja solen direkt, få solen att skina direkt på själva nanostrukturerna, det finns inget behov av en elkälla eller solpanel för att ge ström."

Rovey sa att denna studie var en numerisk simulering. Nästa steg blir att skapa strukturer i nanoskala i ett labb, ladda sedan in i systemet, applicera en ljuskälla, och observera hur nanopartiklarna rör sig.