Zwevende nanodeeltjes zijn veelbelovende instrumenten voor het detecteren van ultrazwakke krachten van biologische, chemische of mechanische oorsprong en zelfs voor het testen van de fundamenten van de kwantumfysica. Dergelijke toepassingen vereisen echter nauwkeurige positiemeting. Onderzoekers van de afdeling Experimentele Fysica van de Universiteit van Innsbruck, Oostenrijk, hebben nu een nieuwe techniek gedemonstreerd die de efficiëntie verhoogt waarmee de positie van een sub-micron zwevend object wordt gedetecteerd.

"Normaal gesproken meten we de positie van een nanodeeltje met een techniek die optische interferometrie wordt genoemd, waarbij een deel van het licht dat door een nanodeeltje wordt uitgestraald wordt vergeleken met het licht van een referentielaser", zegt Lorenzo Dania, een Ph.D. student in de onderzoeksgroep van Tracy Northup. "Een laserstraal heeft echter een heel andere vorm dan het lichtpatroon dat wordt uitgezonden door een nanodeeltje, ook wel dipoolstraling genoemd." Dat vormverschil beperkt momenteel de meetnauwkeurigheid.

Zelfinterferentiemethode

De nieuwe techniek gedemonstreerd door Tracy Northup, een professor aan de Universiteit van Innsbruck, en haar team lost deze beperking op door de laserstraal te vervangen door het licht van het deeltje dat wordt gereflecteerd door een spiegel. De techniek bouwt voort op een methode om bariumionen te volgen die de afgelopen jaren is ontwikkeld door Rainer Blatt, ook van de Universiteit van Innsbruck, en zijn team. Vorig jaar stelden onderzoekers van de twee teams voor om deze methode uit te breiden naar nanodeeltjes.

Nu, met behulp van een nanodeeltje dat zweefde in een elektromagnetische val, toonden de onderzoekers aan dat deze methode beter presteerde dan andere state-of-the-art detectietechnieken. Het resultaat opent nieuwe mogelijkheden voor het gebruik van zwevende deeltjes als sensoren - bijvoorbeeld om kleine krachten te meten - en om de beweging van de deeltjes in gebieden te brengen die worden beschreven door de kwantummechanica.

Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review Letters . + Verder verkennen

Microholtes als sensorplatform