Forskare vid Griffith University som arbetar med Australiens Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) har presenterat en fantastiskt exakt teknik för vetenskapliga mätningar som använder en enda atom som sensor, med känslighet ner till 100 zeptoNewtons.
Använder mycket miniatyriserade Fresnel-linser i segmenterad stil - samma design som använts i fyrar i mer än ett sekel - som möjliggör exceptionellt högkvalitativa bilder av en enda atom, forskarna har kunnat upptäcka positionsförskjutningar med nanometerprecision i tre dimensioner.
"Vår atom saknar en elektron, så det är mycket känsligt för elektriska fält. Genom att mäta förskjutningen, Vi har byggt ett mycket känsligt verktyg för att mäta elektriska krafter." Dr Erik Stred, från Center for Quantum Dynamics, förklarade.
"100 zeptoNewton är en mycket liten kraft. Det är ungefär samma som tyngdkraften mellan en person i Brisbane och en person i Canberra. Den kan användas för att undersöka vad som händer på ytor, som kommer att hjälpa till att miniatyrisera kvantdatorer av typen jonfällor och andra kvantenheter."
Griffith -forskare har varit banbrytande för tillämpningen av sådana linser i kvantfysik sedan 2011, men detta är första gången de har använts för att uppnå så höga nivåer av noggrannhet när det gäller att känna av krafterna som påverkar en viss atom.
Genom att avsiktligt flytta sin optik något ur fokus, forskarna kunde mäta förskjutningar i alla tre dimensioner, med den tredje riktningen bestämd av om atomen flyttade tillbaka till fokus eller längre ur fokus.
Tillsammans med forskningens tillämpningar för magnetisk grundläggande fysik, atom, kvant- och ytfenomen, Dr Streed arbetar också som en del av Griffiths Institute for Glycomics för att anpassa dessa typer av kvantteknologier för medicinsk och biologisk forskning.
"Med Institute for Glycomics är jag också intresserad av att utveckla detta till ett verktyg för att mäta de elektriska fälten utanför en enda isolerad biomolekyl, som dipolmomentet, som ett nytt sätt att förstå hur de beter sig, " han sa.
Den ökade noggrannheten hos tekniken beror just på användningen av en soloatom som en "sond" för att erhålla dessa mätningar. Tidigare tekniker liknande denna använde många atomer som den elektriska kraftsensorn och var begränsade till endast en dimension.
"En enkelatom 3D sub-attonewton kraftsensor" kommer att visas i den 23 mars 2018 upplagan av Vetenskapliga framsteg .
