Uma equipe internacional das Universidades de Viena, Duisburg-Essen e Tel Aviv criaram um ponteiro nanomecânico para mostrar a hora de um relógio eletrônico, girando um minúsculo cilindro usando a luz. Um nanobastão de silício, menos de um milésimo de milímetro de comprimento, pode ser preso no ar usando feixes de laser focalizados, e girou para seguir o tique-taque de um relógio, perdendo apenas um milionésimo de segundo em quatro dias. Este trabalho será publicado em Nature Communications .

Relógios muito regulares são essenciais em nossa vida cotidiana. Eles nos permitem navegar, dos cronômetros marítimos usados ​​para determinar a longitude, para GPS. Relógios estáveis ​​alimentam a internet, definir a velocidade com que as informações podem ser enviadas e recebidas.

Se o seu relógio for muito preciso, é fácil detectar até mesmo pequenas mudanças em sua regularidade. Ao medir o movimento de um objeto físico que está marcando o tempo, como o pêndulo de um relógio de pêndulo, e compará-lo a uma referência eletrônica, então podemos detectar distúrbios, como vibrações do caso.

Em pesquisa publicada em Nature Communications , Stefan Kuhn, da Universidade de Viena e colegas criaram uma estrutura incrivelmente estável, mão material para um relógio eletrônico, realizado pelas rotações de um cilindro de silício de tamanho micrométrico, que é levitado pela luz. A equipe usa o relógio para chutar o minúsculo rotor com pulsos de luz polarizada, fazendo com que gire um milhão de vezes por segundo. "É incrível que possamos captar um sinal eletrônico, e usá-lo para conduzir perfeitamente o movimento de um objeto físico, sem qualquer perda de estabilidade. Nosso relógio perdeu apenas um milionésimo de segundo em quatro dias, "diz o co-autor James Millen. Outros dispositivos mecânicos minúsculos são limitados em precisão por meio do contato com o ambiente, mas quando levitado, o nano-rotor permanece extremamente estável por muito tempo.

A preparação de tais dispositivos nanomecânicos depende da arte de fazer pilares de silício puro em um chip, como feito no grupo de Fernando Patolsky na Universidade de Tel Aviv. A equipe de Viena usa um "martelo a laser" para arrancar hastes individuais e prendê-las em pinças feitas de luz.

Descrever a dinâmica resultante é um desafio teórico que foi resolvido pelos físicos teóricos Benjamin Stickler e Klaus Hornberger da Universidade de Duisburg-Essen. O movimento da nano-haste giratória é caótico, um comportamento também encontrado em padrões climáticos e tráfego rodoviário. Isso pode não parecer promissor para a aplicação tecnológica, mas é possível encontrar ilhas de calma no caos, onde o tique-taque dos nano-ponteiros do relógio se torna ultraestável.

O tique-taque de um material, ao invés de eletrônico, relógio é muito sensível ao seu ambiente. Este altamente preciso, o minúsculo ponteiro de um relógio pode ser usado para medir com precisão as propriedades do mundo em nanoescala, por exemplo, variações de pressão em distâncias abaixo de um milímetro. O cilindro levitado pode ser movido através de um fluxo de gás para medir a turbulência, ou através de um feixe de átomos ou luz para discernir suas propriedades. Pode um dia até ser possível usar este método para testar os limites da física quântica:"Em altas taxas de rotação, este é um sensor ambiental de precisão impressionante. Em baixas frequências, pode abrir uma nova gama de experimentos sobre a mecânica quântica de rotação, "diz Markus Arndt.