Objeto giratório mais rápido do mundo gira a 300 bilhões de RPM

• Os cientistas quebram o recorde mundial do objeto giratório mais rápido.
• O novo objeto gira a 300 bilhões de rotações por minuto.
• É feito de uma nanopartícula de sílica em formato de haltere alimentada por lasers.

Os sensores de torque permitiram a primeira determinação da constante gravitacional e a descoberta da lei de Coulomb. Na última década, esforços significativos foram feitos para aumentar a sensibilidade de detecção de torque.

Agora, pesquisadores da Purdue University alcançaram notável sensibilidade em sensores de torque em temperatura ambiente. Eles fizeram isso construindo o objeto de rotação mais rápida do mundo.

O objeto nada mais é do que uma nanopartícula de sílica em forma de haltere alimentada por lasers. Ele gira a 300 bilhões de rotações por minuto, quase 500.000 vezes mais rápido do que uma broca de dentista.

Como eles fizeram isso?

Eles levitaram uma nanopartícula de sílica no vácuo usando luz laser e, em seguida, usaram um segundo laser com uma placa polarizadora para testar sua sensibilidade ao torque.

Mais especificamente, eles capturaram opticamente uma nanopartícula de sílica (uma nanosfera) em uma câmara de vácuo usando um laser de 1.550 nm fortemente focado. Eles então usaram outro laser de 1.020 nm para aplicar um torque externo e medir sua sensibilidade.

Referência:Nature Nanotechnology | DOI:10.1038 / s41565-019-0605-9 | Purdue University

Ao fazer isso, os pesquisadores estabeleceram um recorde mundial para o objeto que gira mais rápido. Eles quebraram seu recorde anterior (estabelecido em 2018) de 60 bilhões de rotações por minuto.

Os nanodumbbells de diâmetro de 170 nm presos opticamente foram acionados para girar além de 1 GHz, a maior frequência de rotação relatada para uma nanopartícula até o momento. Os pesquisadores estimam que nanodumbs de sílica menores podem sustentar a frequência de rotação além de 10 GHz.

Cortesia de pesquisadores

Além de suas notáveis ​​velocidades de rotação, essas nanopartículas podem medir o torque em níveis até 700 vezes mais sensíveis do que qualquer instrumento anterior.

O que vem a seguir?

Essas rotações de alta velocidade serão usadas para analisar as propriedades do material e a fricção a vácuo. Por exemplo, a vibração de torção das nanopartículas levitadas é observada na presença de um laser polarizado linearmente. Este poderia ser um passo crucial para detectar o torque Casimer (forças físicas decorrentes de um campo quantizado) e desenvolver e controlar dispositivos nanoeletrônicos.

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Além disso, será útil para criar um equilíbrio de torção de Cavendish quântico, o que acabará por ajudar os cientistas a compreender melhor a natureza quântica da gravidade. Múltiplas nanopartículas podem ser levitadas juntas para analisar as fases de automontagem e não-equilíbrio.