p uma, Uma nanopartícula de sílica (NP) é levitada no vácuo com 500 mW, 1, Laser de 550 nm fortemente focado por uma lente objetiva (OBJ) com uma abertura numérica de 0,85. Um adicional de 1, O laser de 020 nm é usado para aplicar um torque externo na nanopartícula. A polarização de cada laser é controlada com um quarto da placa de onda (λ / 4). Após as lentes de colimação, o laser de captura é direcionado a detectores para monitorar o movimento da nanopartícula capturada. DM, espelho dicróico; λ / 2, meia placa de onda; PBS, divisor de feixe de polarização; e DET, fotodetector balanceado. Detalhe:imagens de microscopia eletrônica de varredura de uma nanosfera de sílica (à esquerda) e um nanodumbbell de sílica (à direita). A barra de escala é de 200 nm para ambas as imagens. b, Um PSD medido da rotação de uma nanopartícula levitada opticamente em 10
-4
torr. A frequência do pico PSD é duas vezes a frequência de rotação da nanopartícula. c, Um espectrograma (traço de tempo) do PSD de rotação de uma nanopartícula levitada opticamente registrado por 100 s. A primeira linha vertical corresponde ao PSD mostrado em b. a.u., unidades arbitrárias. Crédito: Nature Nanotechnology (2020). DOI:10.1038 / s41565-019-0605-9
p Uma equipe de físicos da Purdue University construiu o dispositivo de medição de torque mais sensível de todos os tempos. Em seu artigo publicado na revista
Nature Nanotechnology , a equipe descreve seu novo dispositivo e descreve como ele pode ser usado. p O torque é uma força de torção que geralmente leva à rotação. Dispositivos construídos para medir o torque em um sistema assumem muitas formas e vêm em muitos tamanhos. Nos últimos anos, os cientistas têm trabalhado em maneiras de reduzir o tamanho dos sensores de torque com o objetivo de medir quantidades muito pequenas de torque. Dispositivos minúsculos que usam nanofabricação e resfriamento criogênico foram desenvolvidos para estudar coisas como o efeito Casimir e o magnetismo em pequena escala. Antes deste novo esforço, o sensor de torque mais sensível atingiu uma sensibilidade de 2,9 × 10
-24
N m Hz
-1/2
em temperaturas de milikelvin. A equipe de Purdue estabeleceu para si mesma a meta de quebrar esse recorde.
p O novo dispositivo consistia em uma nanopartícula de sílica suspensa dentro de uma câmara de vácuo por 500 mW, 1, Feixe de laser de 550 nm. A equipe aplicou torque à nanopartícula disparando uma pulsação, circularmente polarizado 1, Feixe de laser de 020 nm nele por 100 segundos de cada vez. Os pesquisadores usaram um quarto da placa de onda para controlar a polarização. As ondas rotativas no feixe de eletroímã conferiram uma ação de torção na nanopartícula, fazendo-o girar a 300 bilhões de rpm - o rotor feito pelo homem mais rápido já construído. A equipe foi capaz de medir a quantidade de torque no dispositivo medindo o quanto a velocidade de rotação da partícula mudou durante os ciclos de ligar e desligar usando um sensor óptico. Os pesquisadores apontam que seu sistema, ao contrário de outros que estão sendo desenvolvidos, não requer nanofabricação intrincada.
p Usando o dispositivo, os pesquisadores foram capazes de medir o torque a um quatrilionésimo de newton-metro - tornando-o aproximadamente 700 vezes mais sensível que o recordista anterior. Eles afirmam que seu dispositivo será o primeiro a medir a fricção no vácuo - em que a mecânica quântica sugere que um objeto girando no vácuo sofre arrasto devido a campos eletromagnéticos que aparecem e desaparecem constantemente. A equipe também afirma que o dispositivo poderia ser usado para pesquisas de magnetismo em nanoescala e para estudar a fase geométrica quântica. p © 2020 Science X Network
