Il fascio solenoide, descritto in uno studio pubblicato su ACS Photonics dall’Università di Melbourne, è generato da una metasuperficie di silicon, spessa solamente circa 0,5 micron. A differenza dei sistemi precedenti che richiedevano modulatori di luce speciali (SLM) e pesanti, questa nuova tecnologia elimina la necessità di tali dispositivi, rendendo il fascio utilizzabile anche in dispositivi portatili.
I fasci di luce tradizionali tendono a esercitare una forza di spinta, allontanando le particelle dalla fonte luminosa. Invece, i fasci solenoidi, come quello sviluppato dal team di TMOS, sono capaci di attrarre le particelle verso la fonte di luce, analogamente al modo in cui un trapano tira i trucioli di legno lungo la punta durante la foratura.
Il vantaggio principale di questo nuovo tipo di fascio solenoide risiede nella sua flessibilità nelle condizioni di ingresso del fascio e nell’assenza di necessità di un SLM. Inoltre, le sue dimensioni ridotte, il minor peso e i requisiti energetici significativamente inferiori migliorano notevolmente l’usabilità rispetto ai sistemi precedenti.
La metasuperficie è stata realizzata mappando l’ologramma di fase del fascio desiderato, che è stato poi utilizzato per creare un modello. Questo modello è stato successivamente fabbricato in silicone attraverso litografia a fascio di elettroni e incisione ionica reattiva. Quando un fascio gaussiano attraversa la metasuperficie, circa il 76% di esso viene convertito in un fascio solenoide, deviando dal fascio non convertito e permettendo così ai ricercatori di manipolarlo senza ostacoli.
Maryam Setareh, ricercatrice principale, ha evidenziato come le dimensioni compatte e l’alta efficienza di questo dispositivo possano aprire la strada a nuove applicazioni innovative in futuro, in particolare nella manipolazione di particelle, che potrebbe ridurre il dolore attraverso metodi meno invasivi.
Ken Crozier, investigatore principale, ha sottolineato che la prossima fase della ricerca sarà dimostrare sperimentalmente la capacità del fascio di attrarre particelle, anticipando con entusiasmo la condivisione dei risultati futuri. Ha inoltre affermato che questo lavoro inaugura nuove possibilità per l’uso della luce nell’esercitare forze su oggetti di piccole dimensioni.