這個200納米薄的原型是一個60毫米乘60毫米的正方形，上面有數十億個小孔。

代爾夫特理工大學和布朗大學的研究人員設計出了可伸縮的光帆，一種由激光輻射壓力推動的超薄反射器，用于高速旅行。

光帆代表了一種獨特的納米技術，專注于納米級（人類頭發厚度的1/1000）的極端薄度，同時實現大規模的薄片尺寸。

這個200納米薄的原型是一個60毫米乘60毫米的正方形，上面有數十億個小孔。如果按比例縮放，這個光帆將非常大（相當于七個足球場），同時保持極薄（只有一毫米）。

“這不僅僅是讓事情變得更小的又一步；這是一種思考納米技術的全新方式。”代爾夫特理工大學副教授理查德·諾特（Richard Norte）說：“我們正在創造高縱橫比的設備，它比以前設計的任何設備都要薄，但跨度類似于大型結構。”

利用激光的力量

這種光帆的特別之處在于同時結合了大規模和納米級精度，使其既輕便又具有高反射性。

他們利用神經拓撲優化技術為風帆生成最佳結構設計。

此外，一種新的基于氣體的蝕刻工藝被創造出來，可以選擇性地去除帆結構下的材料，只留下所需的超薄膜。

“我們開發了一種新的基于氣體的蝕刻技術，使我們能夠精細地去除帆下的材料，只留下帆。如果船帆破裂，很可能是在制造過程中。一旦帆被懸掛起來，它們實際上是非常堅固的。這些技術是代爾夫特理工大學獨特開發的，”理查德·諾特補充道。

這些新開發的光帆旨在利用激光驅動的輻射壓力來實現令人難以置信的高速。

與標準的化學火箭相比，這種推進方法提供了更快的太空旅行的潛力。

為了說明這種可能性，研究人員認為，原則上，配備這些光帆的探測器可以在與國際郵件遞送時間相當的時間內到達火星。

此外，目前的火箭技術需要1萬年才能到達最近的恒星，但光帆技術可以大幅減少到20年。

光帆技術對物理學也有好處

盡管用光帆進行星際旅行是未來的夢想，但目前的研究表明，它們可以被推進到微小的皮米距離。

理查德·諾特的團隊目前正在進行實驗，以證明在厘米距離內抵抗地球引力的運動。

諾特補充說：“這聽起來可能不多，但這將是迄今為止用激光推動的任何東西的100億倍。”

光帆技術還可以為物理實驗創造新的途徑。例如，它可以用以前不可能的方式來研究光-物質相互作用和相對論物理。

“在某些方面，我認為這可能和太陽系外的任務一樣令人興奮。對我來說，最了不起的是創造這些薄的光學材料可以打開一扇窗來研究一些基本問題，比如；我們能讓物體加速多快。這個問題背后的納米技術肯定會為有趣的研究開辟新的途徑，”諾特爾在新聞發布會上說。

這項研究發表在《自然通訊》雜志上。

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