Investigadores de la Universidad de Griffith que trabajan con la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth de Australia (CSIRO) han presentado una técnica asombrosamente precisa para mediciones científicas que utiliza un solo átomo como sensor. con sensibilidad de hasta 100 zeptoNewtons.
Utilizando lentes Fresnel de estilo segmentado altamente miniaturizados, el mismo diseño utilizado en los faros durante más de un siglo, que permiten imágenes de una calidad excepcionalmente alta de un solo átomo, los científicos han podido detectar desplazamientos de posición con precisión nanométrica en tres dimensiones.
"A nuestro átomo le falta un electrón, por lo que es muy sensible a los campos eléctricos. Midiendo el desplazamiento, hemos construido una herramienta muy sensible para medir fuerzas eléctricas ". Dr. Erik Streed, del Centro de Dinámica Cuántica, explicado.
"100 zeptoNewtons es una fuerza muy pequeña. Eso es aproximadamente lo mismo que la fuerza de gravedad entre una persona en Brisbane y una persona en Canberra. Se puede usar para investigar lo que está ocurriendo en las superficies, lo que ayudará a miniaturizar las computadoras cuánticas de tipo trampa de iones y otros dispositivos cuánticos ".
Los investigadores de Griffith han sido pioneros en la aplicación de tales lentes en física cuántica desde 2011, pero esta es la primera vez que se utilizan para lograr niveles tan altos de precisión en la detección de las fuerzas que influyen en un átomo en particular.
Al mover intencionalmente sus ópticas ligeramente desenfocadas, los investigadores pudieron medir los desplazamientos en las tres dimensiones, con la tercera dirección determinada por si el átomo se estaba volviendo a enfocar o más fuera de foco.
Junto con las aplicaciones de la investigación para la física fundamental del campo magnético, atómico, fenómenos cuánticos y superficiales, El Dr. Streed también está trabajando como parte del Instituto Griffith de Glycomics para adaptar este tipo de tecnologías cuánticas para la investigación médica y biológica.
"Con el Institute for Glycomics también estoy interesado en desarrollar esto en una herramienta para medir los campos eléctricos fuera de una sola biomolécula aislada, como el momento dipolar, como una nueva forma de ayudar a comprender cómo se comportan, " él dijo.
La mayor precisión de la técnica se debe precisamente al uso de un solo átomo como "sonda" para obtener estas medidas. Técnicas anteriores similares a esta usaban muchos átomos como sensor de fuerza eléctrica y estaban limitadas a una sola dimensión.
"Un sensor de fuerza sub-attonewton 3D de un solo átomo" aparecerá en la edición del 23 de marzo de 2018 de Avances de la ciencia .
