Cientistas da Purdue University criaram o objeto de fabricação humana de rotação mais rápida do mundo e o detector de torque mais sensível ao suspender uma nanopartícula no vácuo com um laser, e então usando um segundo laser para testar sua sensibilidade de torque. Crédito:imagem da Purdue University / Jonghoon Ahn
Uma nanopartícula em forma de haltere movida apenas pela força e o torque da luz se tornou o objeto que gira mais rápido do mundo.
Cientistas da Purdue University criaram o objeto, que gira a 300 bilhões de rotações por minuto. Ou, dito de outra forma, meio milhão de vezes mais rápido do que uma broca de dentista.
Além disso, a nanopartícula de sílica pode servir como o detector de torque mais sensível do mundo, que os pesquisadores esperam que seja usado para medir o atrito criado pelos efeitos quânticos.
A pesquisa foi publicada esta semana em Nature Nanotechnology .
Os pesquisadores levitaram o objeto no vácuo usando luz na forma de um laser, e então usou um segundo laser com uma placa de polarização para alternar o torque óptico no objeto a fim de testar sua sensibilidade de detecção de torque.
"É sempre emocionante estabelecer um recorde mundial, "disse Tongcang Li, professor assistente de física e astronomia, e professor assistente de engenharia elétrica e da computação.
Em 2018, Li e seus colegas haviam estabelecido o recorde mundial anterior para o objeto que girava mais rápido com um dispositivo semelhante que era um quinto mais rápido.
Ouvir que a nanopartícula é alimentada por luz pode levar alguém a pensar erroneamente que a partícula contém algum tipo de capacidade movida a energia solar. Na verdade, a própria luz exerce um minúsculo, mas mensurável, quantidade de força em quase qualquer objeto.
O objeto de rotação mais rápida já criado é um rotor em escala nanométrica feito de sílica na Purdue University. Esta imagem do rotor em repouso foi criada usando um microscópio eletrônico de varredura. Para escala, a barra amarela na imagem é de 200 nanômetros. Crédito:foto da Purdue University / Jaehoon Bang
Você pode não ser capaz de sentir isso fisicamente (apenas emocionalmente, talvez), mas a luz daquelas lâmpadas fluorescentes em seu escritório está literal e constantemente pressionando você por causa de algo conhecido como pressão de radiação de luz. É uma força milhões de vezes mais fraca do que a gravidade sobre você, mas ainda está lá. No espaço, a luz pode até mesmo propelir satélites usando velas leves.
"Em 1600, Johannes Kepler viu que as caudas dos cometas sempre apontavam para longe do sol por causa da pressão da radiação, "Li diz." Usamos a mesma coisa, mas com lasers concentrados, para levitar e girar as nanopartículas. "
Além do novo histórico em termos de velocidade de rotação, as nanopartículas podem medir o torque em níveis 600-700 vezes mais sensíveis do que qualquer dispositivo anterior.
Li diz que este detector de nano-torque será usado para medir e investigar efeitos quânticos, como a fricção a vácuo.
É teorizado que mesmo objetos em um vácuo levitado pela luz experimentam algum nível muito minúsculo de arrasto causado por fótons virtuais, uma flutuação quântica no vácuo que é limitada pelo princípio da incerteza. O detector de nano-torque também pode ser usado para medir os efeitos relacionados, incluindo o efeito Casmir e magnetismo em nanoescala, que poderia eventualmente permitir aos engenheiros desenvolver e controlar dispositivos nanoeletrônicos.
