Un equipo internacional de las Universidades de Viena, Duisburg-Essen y Tel Aviv han creado una manecilla nanomecánica para mostrar la hora de un reloj electrónico, haciendo girar un pequeño cilindro con luz. Una nanovarilla de silicio, menos de una milésima de milímetro de largo, puede quedar atrapado en el aire utilizando rayos láser enfocados, y giró para seguir el tic-tac de un reloj, perdiendo sólo una millonésima de segundo durante cuatro días. Este trabajo será publicado en Comunicaciones de la naturaleza .

Los relojes muy regulares son esenciales en nuestra vida diaria. Nos permiten navegar de los cronómetros marinos utilizados para determinar la longitud, al GPS. Los relojes estables alimentan Internet, definir la velocidad con la que se puede enviar y recibir la información.

Si su reloj es muy preciso, es fácil detectar incluso pequeños cambios en su regularidad. Midiendo el movimiento de un objeto físico que mantiene el tiempo, como el péndulo de un reloj de pie, y comparándolo con una referencia electrónica, entonces podemos detectar perturbaciones, como las vibraciones de la carcasa.

En una investigación publicada en Comunicaciones de la naturaleza , Stefan Kuhn de la Universidad de Viena y sus colegas han creado una increíble estabilidad, mano material para un reloj electrónico, realizado por las rotaciones de un cilindro de silicio de tamaño micrométrico, que es levitado por la luz. El equipo usa el reloj para patear el pequeño rotor con pulsos de luz polarizada, haciendo que gire un millón de veces por segundo. "Es sorprendente que podamos tomar una señal electrónica, y utilícelo para impulsar perfectamente el movimiento de un objeto físico, sin ninguna pérdida de estabilidad. Nuestro reloj solo perdió una millonésima de segundo en cuatro días, ", dice el coautor James Millen. Otros dispositivos mecánicos tan diminutos tienen una precisión limitada debido al contacto con su entorno, pero cuando levita, el nano-rotor permanece extremadamente estable durante mucho tiempo.

La preparación de tales dispositivos nanomecánicos se basa en el arte de hacer pilares de silicio prístinos en un chip, como lo hizo en el grupo de Fernando Patolsky en la Universidad de Tel Aviv. El equipo de Viena utiliza un "martillo láser" para golpear varillas individuales y atraparlas con pinzas hechas de luz.

Describir la dinámica resultante es un desafío teórico que ha sido resuelto por los físicos teóricos Benjamin Stickler y Klaus Hornberger de la Universidad de Duisburg-Essen. El movimiento de la nano-varilla giratoria es caótico, un comportamiento que también se encuentra en los patrones climáticos y el tráfico rodado. Esto puede no parecer prometedor para la aplicación tecnológica, pero es posible encontrar islas de calma en el caos, donde el tic-tac de las nano-manecillas del reloj se vuelve ultraestable.

El tic-tac de un material, en lugar de electrónico, El reloj es muy sensible a su entorno. Este altamente preciso, La pequeña manecilla de un reloj se puede usar para medir con precisión las propiedades del mundo en la nanoescala, por ejemplo, variaciones de presión en distancias submilimétricas. El cilindro levitado podría moverse a través de un flujo de gas para medir la turbulencia, o mediante un haz de átomos o luz para discernir sus propiedades. Puede que algún día incluso sea posible utilizar este método para probar los límites de la física cuántica:"A altas velocidades de rotación, este es un sensor ambiental de asombrosa precisión. A bajas frecuencias puede abrir una nueva gama de experimentos sobre la mecánica cuántica de la rotación, "dice Markus Arndt.