Científicos de la Universidad de Purdue han creado el objeto hecho por humanos que gira más rápido del mundo y el detector de torsión más sensible al suspender una nanopartícula en el vacío con un láser. y luego usando un segundo láser para probar su sensibilidad al torque. Crédito:Imagen de la Universidad de Purdue / Jonghoon Ahn
Una nanopartícula en forma de mancuerna impulsada solo por la fuerza y el par de la luz se ha convertido en el objeto que gira más rápido del mundo.
Los científicos de la Universidad de Purdue crearon el objeto, que gira a 300 mil millones de revoluciones por minuto. O, dicho de otra manera, medio millón de veces más rápido que el taladro de un dentista.
Además, la nanopartícula de sílice puede servir como el detector de par más sensible del mundo, que los investigadores esperan que se utilice para medir la fricción creada por los efectos cuánticos.
La investigación fue publicada esta semana en Nanotecnología de la naturaleza .
Los investigadores levitaron el objeto en el vacío utilizando luz en forma de láser, y luego usó un segundo láser con una placa polarizadora para alternar el par óptico en el objeto con el fin de probar su sensibilidad de detección de par.
"Siempre es emocionante establecer un récord mundial, "dijo Tongcang Li, profesor asistente de física y astronomía, y profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática.
En 2018, Li y sus colegas habían establecido el récord mundial anterior para el objeto que gira más rápido con un dispositivo similar que era una quinta parte más rápido.
Escuchar que la nanopartícula funciona con luz podría llevar a uno a pensar erróneamente que la partícula contiene algún tipo de capacidad de energía solar. De hecho, la luz misma ejerce una minúscula, pero medible, cantidad de fuerza sobre casi cualquier objeto.
El objeto de giro más rápido jamás creado es un rotor a nanoescala hecho de sílice en la Universidad de Purdue. Esta imagen del rotor en reposo se creó utilizando un microscopio electrónico de barrido. Por escala, la barra amarilla en la imagen es de 200 nanómetros. Crédito:Foto de la Universidad de Purdue / Jaehoon Bang
Es posible que no pueda sentirlo físicamente (solo emocionalmente quizás), pero la luz de esas luces fluorescentes en su oficina lo presiona literal y constantemente debido a algo conocido como presión de radiación de luz. Es una fuerza millones de veces más débil que la gravedad sobre ti pero sigue ahí. En el espacio, la luz puede incluso propulsar satélites utilizando velas ligeras.
"En el siglo XVII, Johannes Kepler vio que las colas de los cometas siempre apuntaban en dirección opuesta al sol debido a la presión de la radiación, "Li dice." Usamos lo mismo, pero con láseres concentrados, levitar y rotar las nanopartículas ".
Además del nuevo historial en términos de velocidad de rotación, las nanopartículas pueden medir el torque a niveles de 600 a 700 veces más sensibles que cualquier dispositivo anterior.
Li dice que este detector de nano-torque se utilizará para medir e investigar efectos cuánticos como la fricción de vacío.
Se teoriza que incluso los objetos en el vacío levitados por la luz experimentan un nivel minúsculo de arrastre causado por fotones virtuales, una fluctuación cuántica en el vacío que está limitada por el principio de incertidumbre. El detector de nano-torque también podría usarse para medir efectos relacionados, incluyendo el efecto Casmir y el magnetismo a nanoescala, lo que eventualmente podría permitir a los ingenieros desarrollar y controlar dispositivos nanoelectrónicos.
