En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Illinois y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri modelaron un método para manipular nanopartículas como un modo alternativo de propulsión para pequeñas naves espaciales que requieren niveles muy pequeños de empuje.
El equipo simuló un sistema que utiliza luz para generar un campo electromagnético. Se utilizan nanopartículas neutras hechas de vidrio u otro material que aísla en lugar de conducir cargas eléctricas. Las nanopartículas se polarizan. Todas las cargas positivas se desplazan en la direccióndel campo y las cargas negativas cambian en la dirección opuesta. Crea un campo eléctrico interno que produce una fuerza para mover las partículas desde un depósito, canalizado a través de un inyector, y luego disparado desde un acelerador para producir empuje.
El estudio, que lleva unos ocho años en desarrollo, demostró analíticamente que la técnica puede funcionar y sugirió parámetros para el éxito.
"El desafío es seleccionar la permitividad correcta del medio, la cantidad correcta de carga, en la que sucede todo esto", dijo Joshua Rovey, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial en el Grainger College of Engineering en la Ude I. "Debe elegir los materiales correctos para las nanopartículas en sí, así como el material que rodea las nanopartículas a medida que se mueven a través de la estructura".
La técnica se basa en un campo de la física llamado plasmónicos que estudia cómo la luz óptica o las ondas electromagnéticas ópticas interactúan con estructuras a nanoescala, como una barra o un prisma.
Rovey explicó que cuando la luz golpea la estructura a nanoescala, se produce una interacción resonante. Crea fuertes campos electromagnéticos justo al lado de esa estructura. Y esos campos electromagnéticos pueden manipular partículas aplicando fuerzas a las partículas a nanoescala que están cerca de esas estructuras. El estudio se centrósobre cómo alimentar las nanopartículas en la estructura del acelerador o el inyector y cómo los ángulos de las placas en el inyector afectan las fuerzas en estas nanopartículas.
"Uno de los principales factores de motivación para el concepto fue la ausencia o la falta de una fuente de alimentación en el espacio", dijo Rovey. "Si podemos aprovechar el sol directamente, hacer que el sol brille directamente sobre las nanoestructuras, hayno es necesario un suministro de energía eléctrica o un panel solar para proporcionar energía "
Rovey dijo que este estudio era una simulación numérica. El siguiente paso será crear estructuras a nanoescala en un laboratorio, cargarlas en el sistema, aplicar una fuente de luz y observar cómo se mueven las nanopartículas.
El estudio, "Inyector de nanopartículas para manipuladores fotónicos que utilizan dielectroforesis", fue escrito por Jaykob Maser y Joshua L. Rovey. Aparece en Avances AIP .
Este proyecto fue apoyado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, una subvención del programa Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri a través de la Beca del Canciller.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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