Nanopartikel svævet af lys roterer med 300 milliarder omdr./min

En håndvægtformet nanopartikel drevet af lysets kraft og drejningsmoment er blevet verdens hurtigst roterende objekt.

Forskere ved Purdue University skabte objektet, som drejer sig om 300 milliarder omdrejninger i minuttet. Eller, sagt på en anden måde, en halv million gange hurtigere end en tandlægebor.

Ud over, silica nanopartiklen kan tjene som verdens mest følsomme momentdetektor, som forskere håber vil blive brugt til at måle friktionen skabt af kvanteeffekter.

Undersøgelsen blev offentliggjort i denne uge i Naturnanoteknologi .

Forskerne svævede genstanden i et vakuum ved hjælp af lys i form af en laser, og brugte derefter en anden laser med en polariserende plade til at skifte det optiske drejningsmoment på objektet for at teste dets følsomhed for momentdetektering.

"Det er altid spændende at sætte verdensrekord, "sagde Tongcang Li, adjunkt i fysik og astronomi, og adjunkt i el- og computerteknik.

I 2018, Li og hans kolleger havde sat den tidligere verdensrekord for det hurtigst snurrende objekt med en lignende enhed, der var en femtedel så hurtig.

At høre, at nanopartiklen er drevet af lys, kan få en til at fejlagtigt tro, at partiklen indeholder en form for soldrevet kapacitet. Faktisk, lyset selv udøver et lille stykke, men målbar, mængde kraft på næsten ethvert objekt.

Du kan muligvis ikke føle det fysisk (kun følelsesmæssigt måske), men lyset fra disse lysstofrør på dit kontor trykker bogstaveligt og konstant ned på dig på grund af noget kendt som lysstrålingstryk. Det er en kraft millioner gange svagere end tyngdekraften på dig, men den er der stadig. I rummet, lys kan endda drive satellitter ved hjælp af lyssejl.

"I 1600'erne så Johannes Kepler, at haler af kometer altid pegede væk fra solen på grund af strålingstryk, "Siger Li." Vi bruger det samme, men med koncentrerede lasere, at svæve og rotere nanopartiklerne. "

Ud over den nye track record med hensyn til rotationshastighed, nanopartiklerne kan måle drejningsmoment på niveauer 600–700 gange mere følsomme end nogen anden enhed før.

Li siger, at denne nanomomentdetektor vil blive brugt til at måle og undersøge kvanteeffekter, såsom vakuumfriktion.

Det er teoretiseret, at selv genstande i et vakuum, der svæves af lys, oplever et meget lille trækniveau forårsaget af virtuelle fotoner, en kvantsvingning i et vakuum, der er begrænset af usikkerhedsprincippet. Nanomomentdetektoren kan også bruges til at måle relaterede effekter, herunder Casmir -effekten og nanoskala magnetisme, som i sidste ende kunne give ingeniører mulighed for at udvikle og kontrollere nanoelektroniske enheder.