Pesquisadores da Griffith University trabalhando com a Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Comunidade da Austrália (CSIRO) revelaram uma técnica incrivelmente precisa para medições científicas que usa um único átomo como sensor, com sensibilidade de até 100 zeptoNewtons.

Usando lentes Fresnel de estilo segmentado altamente miniaturizadas - o mesmo design usado em faróis por mais de um século - que permitem imagens de excepcional alta qualidade de um único átomo, os cientistas foram capazes de detectar deslocamentos de posição com precisão nanométrica em três dimensões.

"Nosso átomo está sem um elétron, por isso é muito sensível a campos elétricos. Ao medir o deslocamento, construímos uma ferramenta muito sensível para medir forças elétricas. "Dr. Erik Streed, do Centro de Dinâmica Quântica, explicado.

"100 zeptoNewtons é uma força muito pequena. É quase o mesmo que a força da gravidade entre uma pessoa em Brisbane e uma pessoa em Canberra. Ela pode ser usada para investigar o que está ocorrendo nas superfícies, que ajudará a miniaturizar computadores quânticos do tipo armadilha de íons e outros dispositivos quânticos. "

Os pesquisadores da Griffith são os pioneiros na aplicação dessas lentes na física quântica desde 2011, mas esta é a primeira vez que eles são usados ​​para atingir níveis tão altos de precisão na detecção das forças que influenciam um átomo específico.

Ao mover intencionalmente sua ótica ligeiramente fora de foco, os pesquisadores foram capazes de medir deslocamentos em todas as três dimensões, com a terceira direção determinada pelo fato de o átomo estar voltando ao foco ou ainda mais fora de foco.

Junto com as aplicações de pesquisa para a física fundamental da magnética, atômico, fenômenos quânticos e de superfície, O Dr. Streed também está trabalhando como parte do Instituto de Glycomics de Griffith para adaptar esses tipos de tecnologias quânticas para pesquisas médicas e biológicas.

"Com o Institute for Glycomics, também estou interessado em desenvolver isso em uma ferramenta para medir os campos elétricos fora de uma única biomolécula isolada, como o momento dipolo, como uma nova maneira de ajudar a entender como eles se comportam, " ele disse.

A precisão elevada da técnica é precisamente devido ao uso de um átomo solo como uma 'sonda' na obtenção dessas medições. Técnicas anteriores semelhantes a esta usavam muitos átomos como o sensor de força elétrica e eram limitadas a apenas uma dimensão.

"Um sensor de força subattonewton 3D de átomo único" aparecerá na edição de 23 de março de 2018 do Avanços da Ciência .