Самый быстрый в мире вращающийся объект вращается со скоростью 300 миллиардов оборотов в минуту

• Ученые установили мировой рекорд скорости вращения объекта.
• Новый объект вращается со скоростью 300 миллиардов оборотов в минуту.
• Он состоит из наночастиц кремнезема в форме гантели, питаемых лазером.

Датчики крутящего момента позволили впервые определить гравитационную постоянную и открыть закон Кулона. В последнее десятилетие были предприняты значительные усилия по повышению чувствительности обнаружения крутящего момента.

Теперь исследователи из Университета Пердью достигли замечательной чувствительности датчиков крутящего момента при комнатной температуре. Они добились этого, построив самый быстро вращающийся объект в мире.

Объект представляет собой не что иное, как наночастицу кремнезема в форме гантели, питаемую лазером. Он вращается со скоростью 300 миллиардов оборотов в минуту, что почти в 500 000 раз быстрее, чем сверло стоматолога.

Как они это сделали?

Они подняли наночастицу диоксида кремния в вакууме с помощью лазерного излучения, а затем использовали второй лазер с поляризационной пластиной, чтобы проверить ее чувствительность к крутящему моменту.

В частности, они оптически захватили наночастицу диоксида кремния (наносферу) в вакуумной камере с помощью сильно сфокусированного лазера с длиной волны 1550 нм. Затем они использовали другой лазер с длиной волны 1020 нм, чтобы приложить внешний крутящий момент и измерить его чувствительность.

Ссылка:Природа Нанотехнологии | DOI:10.1038 / s41565-019-0605-9 | Университет Пердью

При этом исследователи установили мировой рекорд скорости вращения объекта. Они побили свой предыдущий рекорд (установленный в 2018 году) в 60 миллиардов оборотов в минуту.

Оптически захваченные наногантели диаметром 170 нм приводились во вращение с частотой выше 1 ГГц, самой высокой зарегистрированной частоты вращения для наночастиц на сегодняшний день. По оценкам исследователей, меньшие по размеру наногантели из диоксида кремния могут выдерживать частоту вращения выше 10 ГГц.

Предоставлено исследователями

В дополнение к своим замечательным скоростям вращения, эти наночастицы могут измерять крутящий момент на уровнях, которые в 700 раз более чувствительны, чем любой другой инструмент.

Что дальше?

Такие высокоскоростные вращения будут использоваться для анализа свойств материалов и трения в вакууме. Например, крутильные колебания левитирующих наночастиц наблюдаются в присутствии линейно поляризованного лазера. Это может стать решающим шагом на пути к обнаружению крутящего момента Казимера (физические силы, возникающие из квантованного поля), а также к разработке и контролю наноэлектронных устройств.

Читайте:Самая быстрая молекулярная машина в мире | Ротаксан

Более того, это будет полезно для создания квантовых торсионных весов Кавендиша, которые в конечном итоге помогут ученым лучше понять квантовую природу гравитации. Несколько наночастиц можно поднимать вместе для анализа самосборки и неравновесных фаз.