Forskare vid Purdue University har skapat världens snabbast snurrande konstgjorda föremål och den mest känsliga momentdetektorn genom att stänga av en nanopartikel i vakuum med en laser, och sedan använda en andra laser för att testa dess vridmomentkänslighet. Upphovsman:Purdue University image/Jonghoon Ahn
En hantelformad nanopartikel som drivs bara av ljusets kraft och vridmoment har blivit världens snabbast snurrande föremål.
Forskare vid Purdue University skapade objektet, som roterar med 300 miljarder varv per minut. Eller, uttryckt på ett annat sätt, en halv miljon gånger snabbare än en tandläkarborr.
Dessutom, kiseldioxid nanopartikeln kan fungera som världens känsligaste momentdetektor, som forskarna hoppas ska användas för att mäta friktionen som skapas av kvanteffekter.
Forskningen publicerades i veckan i Naturnanoteknik .
Forskarna svävade föremålet i ett vakuum med hjälp av ljus i form av en laser, och använde sedan en andra laser med en polariserande platta för att alternera det optiska vridmomentet på objektet för att testa dess vridmomentdetekteringskänslighet.
"Det är alltid spännande att sätta världsrekord, sa Tongcang Li, biträdande professor i fysik och astronomi, och biträdande professor i el- och datateknik.
År 2018, Li och hans kollegor hade satt det tidigare världsrekordet för det snabbast snurrande föremålet med en liknande enhet som var en femtedel så snabb.
Att höra att nanopartikeln drivs av ljus kan leda till att man av misstag tror att partikeln innehåller någon sorts soldriven förmåga. Faktiskt, ljuset själv utövar en liten del, men mätbart, mängd kraft på nästan vilket föremål som helst.
Det snabbast snurrande föremålet som någonsin skapats är en rotor i nanoskala gjord av kiseldioxid vid Purdue University. Denna bild av rotorn i vila skapades med hjälp av ett svepelektronmikroskop. För skala, den gula stapeln i bilden är 200 nanometer. Upphovsman:Purdue University foto/Jaehoon Bang
Du kanske inte kan känna det fysiskt (bara känslomässigt kanske), men ljuset från dessa lysrör på ditt kontor trycker bokstavligen och ständigt på dig på grund av något som kallas ljusstrålningstryck. Det är en kraft miljontals gånger svagare än tyngdkraften på dig, men den finns kvar. I rymden, ljus kan till och med driva satelliter med hjälp av ljussegel.
"På 1600 -talet såg Johannes Kepler att komets svansar alltid pekade bort från solen på grund av strålningstryck, "Säger Li." Vi använder samma sak, men med koncentrerade lasrar, att sväva och rotera nanopartiklarna."
Förutom det nya banrekordet när det gäller rotationshastighet, nanopartiklarna kan mäta vridmoment på nivåer 600–700 gånger känsligare än någon enhet tidigare.
Li säger att den här nano-vridmomentdetektorn kommer att användas för att mäta och undersöka kvanteffekter som vakuumfriktion.
Det teoretiseras att även föremål i ett vakuum som svävs av ljus upplever en mycket liten nivå av drag orsakad av virtuella fotoner, en kvantfluktuation i ett vakuum som begränsas av osäkerhetsprincipen. Nanomomentdetektorn kan också användas för att mäta relaterade effekter, inklusive Casmir -effekten och nanoskala magnetism, vilket så småningom kan tillåta ingenjörer att utveckla och kontrollera nanoelektroniska enheter.
