Een haltervormig nanodeeltje dat alleen wordt aangedreven door de kracht en het koppel van licht is 's werelds snelst draaiende object geworden.

Wetenschappers van Purdue University hebben het object gemaakt, die draait met 300 miljard omwentelingen per minuut. Of, in andere woorden, een half miljoen keer sneller dan een tandartsboor.

In aanvulling, het silica-nanodeeltje kan dienen als 's werelds meest gevoelige koppeldetector, waarvan onderzoekers hopen dat ze zullen worden gebruikt om de wrijving te meten die wordt veroorzaakt door kwantumeffecten.

Het onderzoek is deze week gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

De onderzoekers lieten het object in een vacuüm zweven met behulp van licht in de vorm van een laser, en gebruikte vervolgens een tweede laser met een polariserende plaat om het optische koppel op het object af te wisselen om de gevoeligheid voor koppeldetectie te testen.

"Het is altijd spannend om een ​​wereldrecord te vestigen, " zei Tongcang Li, universitair docent natuurkunde en sterrenkunde, en assistent-professor in elektrische en computertechniek.

in 2018, Li en zijn collega's hadden het vorige wereldrecord gevestigd voor het snelst draaiende object met een soortgelijk apparaat dat een vijfde zo snel was.

Als je hoort dat het nanodeeltje wordt aangedreven door licht, zou je ten onrechte kunnen denken dat het deeltje een soort van zonne-energie bevat. In feite, licht zelf oefent een minuscule, maar meetbaar, hoeveelheid kracht op bijna elk voorwerp.

U kunt het misschien niet fysiek voelen (alleen emotioneel misschien), maar het licht van die tl-lampen in uw kantoor drukt letterlijk en constant op u vanwege iets dat bekend staat als lichtstralingsdruk. Het is een kracht die miljoenen keren zwakker is dan de zwaartekracht op jou, maar het is er nog steeds. In de ruimte, licht kan zelfs satellieten voortstuwen met lichte zeilen.

"In de jaren 1600 zag Johannes Kepler dat de staarten van kometen altijd van de zon af wezen vanwege de stralingsdruk, " zegt Li. "We gebruiken hetzelfde, maar met geconcentreerde lasers, om de nanodeeltjes te laten zweven en roteren."

Naast het nieuwe trackrecord op het gebied van rotatiesnelheid, de nanodeeltjes kunnen koppel meten op niveaus die 600-700 keer gevoeliger zijn dan enig ander apparaat.

Li zegt dat deze nano-koppeldetector zal worden gebruikt om kwantumeffecten zoals vacuümwrijving te meten en te onderzoeken.

Er wordt getheoretiseerd dat zelfs objecten in een vacuüm die door licht worden zweven, een zeer minuscuul niveau van weerstand ervaren, veroorzaakt door virtuele fotonen, een kwantumfluctuatie in een vacuüm die wordt beperkt door het onzekerheidsprincipe. De nano-koppeldetector kan ook worden gebruikt om gerelateerde effecten te meten, inclusief het Casmir-effect en magnetisme op nanoschaal, waardoor ingenieurs uiteindelijk nano-elektronische apparaten kunnen ontwikkelen en besturen.