光帆需要多频带功能：近红外范围内的高反射率用于推进，而高红外范围内的高发射率用于冷却
在不远的将来的某一天，纳米光子光帆有望以大约20％的光速（或60000公里/秒）的速度遨游太空，这种装置不是由燃料驱动，而是由地球上大功率的激光辐射压力驱动。
以这种相对论的速度飞行，激光动力的光帆可以在大约20年内到达我们最近的邻近恒星（太阳除外），比如半人马座阿尔法星，或最近的已知潜在可居住行星Proxima Centauri b。 这两个物体距离我们只有四个光年。
设计纳米光子光帆是一项重大的工程挑战，它需要相互冲突的两个功能：一个理想的轻帆应该有几米宽，机械强度足以承受强烈的辐射压力 ，但另外一方面，纳米光子光帆仅仅100纳米左右厚，重量只有几克。
根据麦克斯韦方程式，光具有动量，因此可以对物体施加压力。 然而，纳米光子光帆并不是简单地被辐射压力推动，就像帆被风推动一样。 相反，推动力量来自反射辐射的轻帆。 因此，这种纳米光子光帆最理想的状态应该反射激光束的近红外光谱中的大部分辐射，同时发射中红外范围内的辐射以进行有效的辐射冷却。
在最新一期《纳米快报》发表的研究报告中，加州理工学院的研究人员Ognjen Ilic, Cora Went和Harry Atwater表示，纳米光子结构可能满足这种严格材料要求。
以前的轻帆设计使用了诸如超薄铝，各种聚合物和碳纤维之类的材料。与这些材料不同，纳米光子结构具有在亚波长范围内操纵光的能力，使它们在满足有效推进（反射）和热管理（发射）的同时要求方面具有优势。 例如，研究人员指出，由于两种材料的综合特性，硅和二氧化硅的双层堆叠具有很好的应用前景。硅具有大的折射率，这对应于有效的推进，但是冷却能力差，而二氧化硅具有良好的辐射冷却性能，但折射率较小。
在他们的论文报告中，研究人员还提出了一个新的品质因数，它衡量了实现纳米光子光帆质量和高反射率之间的权衡。 将来，这一概念将有助于最大限度地减少对激光功率和激光器阵列尺寸的限制。
虽然光子光帆概念的提出已经有将近一个世纪了，但在过去的几十年中，技术才赶上科学家早期的愿景，即用光的压力推动航天器前进。 受到太阳辐射向相反方向推动彗星尾部的方式的启发，最早的概念是使用来自阳光而不是激光驱动太阳帆。
日本2010年发射了第一艘太阳帆
第一艘太阳帆于2010年由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）发射，并在六个月内成功进入金星轨道。 仅由太阳光的辐射压力提供动力，太阳帆达到每秒100米的加速度。 现在，研究人员正致力于设计能够以每秒几公里的速度加速的太阳帆，这与火箭加速相比具有竞争力，并提供了在没有传统推进剂数十亿美元成本的情况下发射航天器的可能性。
尽管太阳帆可能达到类似火箭的速度，但与高功率激光阵列相比，太阳辐射相对较弱。 因此，激光阵列可以提供更快的推进速度，达到相对论的速度，但是在展示这种激光动力帆之前还需要做很多的工作。
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