In un nuovo studio, ricercatori dell'Università dell'Illinois e della Missouri University of Science and Technology hanno modellato un metodo per manipolare le nanoparticelle come modalità di propulsione alternativa per minuscole navicelle spaziali che richiedono livelli di spinta molto ridotti.

Il team ha simulato un sistema che utilizza la luce per generare un campo elettromagnetico. Vengono utilizzate nanoparticelle neutre di vetro o altro materiale che isola invece di condurre le cariche elettriche. Le nanoparticelle si polarizzano. Tutte le cariche positive sono spostate nella direzione del campo e le cariche negative si spostano nella direzione opposta. Crea un campo elettrico interno che produce una forza per spostare le particelle da un serbatoio, incanalato attraverso un iniettore, poi sparato da un acceleratore per produrre spinta.

Lo studio, che sono stati circa otto anni di lavoro, ha mostrato analiticamente che la tecnica può funzionare, e parametri suggeriti per il successo.

"La sfida è selezionare la giusta permittività del mezzo, la giusta quantità di carica, in cui tutto questo accade, " disse Joshua Rovey, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria aerospaziale presso il Grainger College of Engineering presso l'U of I. "Devi scegliere i materiali giusti per le nanoparticelle stesse e il materiale che circonda le nanoparticelle mentre si muovono attraverso la struttura".

La tecnica si basa su un campo della fisica chiamato plasmonica che studia come la luce ottica o le onde elettromagnetiche ottiche, interagire con strutture su scala nanometrica, come una barra o un prisma.

Rovey ha spiegato quando la luce colpisce la struttura su scala nanometrica, avviene un'interazione risonante. Crea forti campi elettromagnetici proprio accanto a quella struttura. E quei campi elettromagnetici possono manipolare le particelle applicando forze a particelle su scala nanometrica che si trovano vicino a quelle strutture. Lo studio si è concentrato su come alimentare le nanoparticelle nella struttura dell'acceleratore, o iniettore e come gli angoli delle piastre nell'iniettore influenzano le forze su queste nanoparticelle.

"Uno dei principali fattori motivanti per il concetto è stata l'assenza o la mancanza di un alimentatore nello spazio, " Disse Rovey. "Se solo potessimo sfruttare direttamente il sole, far splendere il sole direttamente sulle nanostrutture stesse, non c'è bisogno di un alimentatore elettrico o di un pannello solare per fornire energia."

Rovey ha detto che questo studio era una simulazione numerica. Il prossimo passo sarà creare strutture su scala nanometrica in un laboratorio, caricare quindi nel sistema, applicare una fonte di luce, e osservare come si muovono le nanoparticelle.