Gli scienziati della Purdue University hanno creato l'oggetto artificiale più veloce al mondo e il rilevatore di coppia più sensibile sospendendo una nanoparticella nel vuoto con un laser, e quindi utilizzando un secondo laser per testare la sua sensibilità alla coppia. Credito:immagine della Purdue University/Jonghoon Ahn
Una nanoparticella a forma di manubrio alimentata solo dalla forza e dalla coppia della luce è diventata l'oggetto che ruota più velocemente del mondo.
Gli scienziati della Purdue University hanno creato l'oggetto, che gira a 300 miliardi di giri al minuto. O, dirlo in un altro modo, mezzo milione di volte più veloce del trapano di un dentista.
Inoltre, la nanoparticella di silice può fungere da rilevatore di coppia più sensibile al mondo, che i ricercatori sperano verrà utilizzato per misurare l'attrito creato dagli effetti quantistici.
La ricerca è stata pubblicata questa settimana in Nanotecnologia della natura .
I ricercatori hanno fatto levitare l'oggetto nel vuoto usando la luce sotto forma di laser, e poi ha utilizzato un secondo laser con una piastra polarizzante per alternare la coppia ottica sull'oggetto al fine di testare la sua sensibilità di rilevamento della coppia.
"È sempre emozionante stabilire un record mondiale, " disse Tongcang Li, professore assistente di fisica e astronomia, e assistente professore di ingegneria elettrica e informatica.
Nel 2018, Li e i suoi colleghi avevano stabilito il precedente record mondiale per l'oggetto con la rotazione più veloce con un dispositivo simile che era un quinto più veloce.
Sentire che la nanoparticella è alimentata dalla luce potrebbe portare a pensare erroneamente che la particella contenga una sorta di capacità a energia solare. Infatti, la luce stessa esercita un minuscolo, ma misurabile, quantità di forza su quasi tutti gli oggetti.
L'oggetto più veloce mai creato è un rotore su nanoscala realizzato in silice alla Purdue University. Questa immagine del rotore a riposo è stata creata utilizzando un microscopio elettronico a scansione. Per scala, la barra gialla nell'immagine è di 200 nanometri. Credito:foto della Purdue University/Jaehoon Bang
Potresti non essere in grado di sentirlo fisicamente (solo emotivamente forse), ma la luce di quelle luci fluorescenti nel tuo ufficio sta letteralmente e costantemente premendo su di te a causa di qualcosa noto come pressione di radiazione luminosa. È una forza milioni di volte più debole della gravità su di te, ma è ancora lì. Nello spazio, la luce può persino spingere i satelliti usando vele leggere.
"Nel 1600 Johannes Kepler vide che le code delle comete puntavano sempre lontano dal sole a causa della pressione delle radiazioni, " Li dice. "Usiamo la stessa cosa, ma con laser concentrati, per levitare e ruotare le nanoparticelle."
Oltre al nuovo track record in termini di velocità di rotazione, le nanoparticelle possono misurare la coppia a livelli 600-700 volte più sensibili di qualsiasi altro dispositivo prima.
Li afferma che questo rivelatore di nano-coppia verrà utilizzato per misurare e studiare gli effetti quantistici come l'attrito nel vuoto.
È stato teorizzato che anche gli oggetti nel vuoto levitati dalla luce subiscano un livello molto minuscolo di resistenza causato da fotoni virtuali, una fluttuazione quantistica nel vuoto limitata dal principio di indeterminazione. Il rivelatore di nano-coppia potrebbe essere utilizzato anche per misurare gli effetti correlati, compreso l'effetto Casmir e il magnetismo su scala nanometrica, che potrebbe eventualmente consentire agli ingegneri di sviluppare e controllare dispositivi nanoelettronici.
