Jonfällan som används för att levitera en enda nanopartikel. Infälld:optisk interferens mellan partikeln och dess spegelbild. Kredit:Quantum Interface Group, University of Innsbruck
Leviterade nanopartiklar är lovande verktyg för att känna av ultrasvaga krafter av biologiskt, kemiskt eller mekaniskt ursprung och till och med för att testa grunderna för kvantfysiken. Sådana applikationer kräver dock exakt positionsmätning. Forskare vid Institutionen för experimentell fysik vid universitetet i Innsbruck, Österrike, har nu demonstrerat en ny teknik som ökar effektiviteten med vilken positionen för ett sub-mikron svävande föremål detekteras.
"Vanligtvis mäter vi en nanopartikels position med en teknik som kallas optisk interferometri, där en del av ljuset som emitteras av en nanopartikel jämförs med ljuset från en referenslaser", säger Lorenzo Dania, Ph.D. student i Tracy Northups forskargrupp. "En laserstråle har dock en mycket annorlunda form än ljusmönstret som sänds ut av en nanopartikel, känd som dipolstrålning." Den formskillnaden begränsar för närvarande mätprecisionen.
Självstörningsmetod
Den nya tekniken som demonstrerats av Tracy Northup, professor vid universitetet i Innsbruck, och hennes team löser denna begränsning genom att ersätta laserstrålen med ljuset från partikeln som reflekteras av en spegel. Tekniken bygger på en metod för att spåra bariumjoner som har utvecklats de senaste åren av Rainer Blatt, även han vid universitetet i Innsbruck, och hans team. Förra året föreslog forskare från de två teamen att denna metod skulle utökas till nanopartiklar.
Nu, med hjälp av en nanopartikel svävad i en elektromagnetisk fälla, visade forskarna att denna metod överträffade andra toppmoderna detektionstekniker. Resultatet öppnar för nya möjligheter för att använda svävande partiklar som sensorer – till exempel för att mäta små krafter – och för att föra partiklarnas rörelse in i områden som beskrivs av kvantmekaniken.
Forskningen publicerades i Physical Review Letters . + Utforska vidare
