's Werelds snelst draaiende object draait met 300 miljard RPM

• Wetenschappers breken het wereldrecord voor het snelst draaiende object.
• Het nieuwe object draait met 300 miljard omwentelingen per minuut.
• Het is gemaakt van een haltervormig silica-nanodeeltje dat wordt aangedreven door lasers.

Koppelsensoren maakten de eerste bepaling van de zwaartekrachtconstante en de ontdekking van de wet van Coulomb mogelijk. In het afgelopen decennium zijn er aanzienlijke inspanningen gedaan om de gevoeligheid van de koppeldetectie te verbeteren.

Nu hebben onderzoekers van Purdue University een opmerkelijke gevoeligheid bereikt in koppelsensoren bij kamertemperatuur. Ze hebben dit gedaan door 's werelds snelst draaiende object te bouwen.

Het object is niets anders dan een haltervormig silica-nanodeeltje aangedreven door lasers. Het draait met 300 miljard omwentelingen per minuut, bijna 500.000 keer sneller dan de boor van een tandarts.

Hoe hebben ze dit gedaan?

Ze lieten een silica-nanodeeltje in een vacuüm zweven met behulp van laserlicht en gebruikten vervolgens een tweede laser met een polariserende plaat om de koppelgevoeligheid te testen.

Meer specifiek vingen ze optisch een silica-nanodeeltje (een nanosfeer) op in een vacuümkamer met behulp van een strak gefocuste laser van 1550 nm. Vervolgens gebruikten ze nog een laser van 1020 nm om een ​​extern koppel toe te passen en de gevoeligheid ervan te meten.

Referentie:Natuur Nanotechnologie | DOI:10.1038/s41565-019-0605-9 | Purdue-universiteit

Terwijl ze dit deden, vestigden onderzoekers een wereldrecord voor het snelst draaiende object. Ze braken hun vorige record (in 2018) van 60 miljard omwentelingen per minuut.

De optisch gevangen nanodumbbells met een diameter van 170 nm werden aangedreven om voorbij 1 GHz te roteren, de hoogste gerapporteerde rotatiefrequentie voor een nanodeeltje tot nu toe. Onderzoekers schatten dat kleinere silica-nanodumbbells een rotatiefrequentie van meer dan 10 GHz kunnen aanhouden.

Met dank aan onderzoekers

Naast hun opmerkelijke rotatiesnelheden, kunnen deze nanodeeltjes koppel meten op niveaus die tot 700 keer gevoeliger zijn dan enig ander instrument.

Wat nu?

Dergelijke snelle rotaties zullen worden gebruikt om materiaaleigenschappen en vacuümwrijving te analyseren. De torsietrilling van de zwevende nanodeeltjes wordt bijvoorbeeld waargenomen in de aanwezigheid van een lineair gepolariseerde laser. Dit zou een cruciale stap kunnen zijn in het detecteren van het Casimer-koppel (fysieke krachten die voortkomen uit een gekwantiseerd veld) en het ontwikkelen en besturen van nano-elektronische apparaten.

Lees:'s Werelds snelste moleculaire machine | Rotaxaan

Bovendien zal het nuttig zijn voor het creëren van een quantum Cavendish-torsiebalans, die wetenschappers uiteindelijk zal helpen de kwantumaard van zwaartekracht beter te begrijpen. Meerdere nanodeeltjes kunnen samen zweven om de fasen van zelfassemblage en niet-evenwicht te analyseren.