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La luz puede hacer levitar objetos

La luz puede hacer levitar objetos

La levitación de objetos mediante la luz ha sido conseguida en laboratorio, posibilitando que pequeños discos voladores impulsados por láser lleven sensores climáticos más allá de la estratosfera.

Investigadores de la Universidad de Pennsylvania han conseguido levitar objetos usando únicamente la luz, antesala de lo que podría ser el equivalente a la alfombra mágica de los cuentos infantiles.

Eso significa que, en el futuro, pequeños aviones propulsados ​​por luz solar podrían volar en la mesosfera, la capa de la atmósfera terrestre que se extiende entre los 50 Km y los 80 km de altitud.

A esa altura, la atmósfera es muy delgada y contiene solo el 0.1 % de la masa total del aire. En esas condiciones, los aviones y los globos no pueden mantenerse en vuelo, pero esta nueva tecnología podría conseguir que aviones muy pequeños puedan desarrollar en la mesosfera cometidos de investigación de gran interés científico.

Discos voladores

Para conseguir la levitación mediante la luz, los investigadores cortaron discos de un material transparente denominado Tereftalato de polietileno, también conocido como Mylar o Melinex.

Se trata de un tipo de plástico muy usado en envases de bebidas y textiles. Es un polímero que pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres.

Los discos de Mylar, de 6 milímetros de diámetro, fueron recubiertos en sus lados inferiores con nanotubos de carbono, que presentan una alta conductividad eléctrica y térmica.

Los discos fueron depositados en el interior de una cámara de vacío hecha de material acrílico, junto a ocho diodos emisores de luz (LED) que concentraron su energía en las dos pequeñas bandejas de plástico.

Cuando se alcanzó la temperatura adecuada, los discos empezaron a levitar dentro de la cámara a una presión que imitaba a la de la mesosfera.

Gracias a los nanotubos

Tal como explica al respecto la revista ScienceNews, los nanotubos de carbono son los que permiten la levitación de los discos porque absorben la luz y calientan al disco.

Gracias a las características de los nanotubos, las moléculas del aire obtienen energía cuando chocan con el disco calentado, rebotando a mayor velocidad.

Esa energía adicional se traduce en moléculas más rápidas que rebotan en el lado inferior del disco Mylar más deprisa que en la parte superior, provocando así su levitación mediante pequeñas y poderosas ráfagas.

Wired adelanta las posibles aplicaciones de esta tecnología: se trata de la primera instancia de vuelo fotoforético (impulsado por luz) estable, que simula cómo se comportarían diferentes placas en la atmósfera.

Un ojo en la mesosfera

El resultado indica que un disco levitante, como una pequeña alfombra mágica, podría volar en la mesosfera transportando una carga del tamaño de un sensor que serviría para estudiar el tiempo meteorológico y el clima desde una perspectiva nueva.

La mesosfera es atravesada por estrellas fugaces, rayos cósmicos de diferentes colores y de partículas energéticas originadas por las tormentas solares que influyen en la capa de ozono.

Tener un observador en esa delgada capa de la atmósfera terrestre es una vieja aspiración científica que ahora se perfila posible, aunque la tecnología que lo permite necesita superar todavía algunos desafíos para convertirse en realidad.

Los discos levitantes podrían funcionar con luz solar o láser y algún día llevar pequeños instrumentos para medir las condiciones en la mesosfera relativamente inexplorada, sugieren los investigadores.

Polvo inteligente

El modelo de levitación fotoferética obtenido en esta investigación permite calcular cómo se comportarán estos pequeños objetos voladores en diferentes tamaños y diversas condiciones atmosféricas.

Ha establecido, por ejemplo, que un disco de 6 centímetros de diámetro puede transportar una carga de 10 miligramos levitando con este sistema, suficiente para soportar sensores de polvo inteligente.

El polvo inteligente es una red inalámbrica de pequeños sensores que pueden detectar señales de luz, temperatura, vibraciones y otras informaciones del entorno.

Referencia

Controlled levitation of nanostructured thin films for sun-powered near-space flight. Mohsen Azadi et al. Science Advances, 12 Feb 2021: Vol. 7, no. 7, eabe1127. DOI:10.1126/sciadv.abe1127

Foto: Diagrama de la instalación experimental: en la parte superior se aprecia un disco levitando/© Matthew Campbell, Mohsen Azadi.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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