Des scientifiques de l'Université Purdue ont créé l'objet fabriqué par l'homme le plus rapide au monde et le détecteur de couple le plus sensible en suspendant une nanoparticule dans le vide avec un laser, puis en utilisant un deuxième laser pour tester sa sensibilité au couple. Crédit :Image de l'Université Purdue/Jonghoon Ahn
Une nanoparticule en forme d'haltère alimentée uniquement par la force et le couple de la lumière est devenue l'objet qui tourne le plus rapidement au monde.
Les scientifiques de l'Université Purdue ont créé l'objet, qui tourne à 300 milliards de tours par minute. Ou, En d'autres termes, un demi-million de fois plus rapide qu'une fraise de dentiste.
En outre, la nanoparticule de silice peut servir de détecteur de couple le plus sensible au monde, que les chercheurs espèrent utiliser pour mesurer la friction créée par les effets quantiques.
La recherche a été publiée cette semaine dans Nature Nanotechnologie .
Les chercheurs ont fait léviter l'objet dans le vide en utilisant de la lumière sous la forme d'un laser, puis utilisé un deuxième laser avec une plaque polarisante pour alterner le couple optique sur l'objet afin de tester sa sensibilité de détection de couple.
"C'est toujours excitant de battre un record du monde, " dit Tongcang Li, professeur assistant de physique et d'astronomie, et professeur adjoint de génie électrique et informatique.
En 2018, Li et ses collègues avaient établi le précédent record du monde de l'objet à rotation la plus rapide avec un appareil similaire qui était un cinquième plus rapide.
Entendre que la nanoparticule est alimentée par la lumière pourrait conduire à penser à tort que la particule contient une sorte de capacité solaire. En réalité, la lumière elle-même exerce une minuscule, mais mesurable, quantité de force sur presque n'importe quel objet.
L'objet le plus rapide jamais créé est un rotor à l'échelle nanométrique fabriqué à partir de silice à l'Université Purdue. Cette image du rotor au repos a été réalisée à l'aide d'un microscope électronique à balayage. Pour l'échelle, la barre jaune dans l'image est de 200 nanomètres. Crédit :Purdue University photo/Jaehoon Bang
Vous ne pourrez peut-être pas le ressentir physiquement (seulement émotionnellement peut-être), mais la lumière de ces lampes fluorescentes dans votre bureau exerce littéralement et constamment une pression sur vous à cause de ce qu'on appelle la pression de rayonnement lumineux. C'est une force des millions de fois plus faible que la gravité sur toi, mais il est toujours là. Dans l'espace, la lumière peut même propulser des satellites à l'aide de voiles légères.
"Dans les années 1600, Johannes Kepler a vu que les queues des comètes pointaient toujours loin du soleil à cause de la pression de radiation, " dit Li. "Nous utilisons la même chose, mais avec des lasers concentrés, pour faire léviter et faire tourner les nanoparticules."
En plus du nouveau record en termes de vitesse de rotation, les nanoparticules peuvent mesurer le couple à des niveaux 600 à 700 fois plus sensibles que tout autre appareil auparavant.
Li dit que ce détecteur de nano-couple sera utilisé pour mesurer et étudier les effets quantiques tels que le frottement sous vide.
Il est théorisé que même les objets dans le vide en lévitation par la lumière subissent un niveau de traînée très infime causé par des photons virtuels, une fluctuation quantique dans le vide qui est limitée par le principe d'incertitude. Le détecteur de nano-couple pourrait également être utilisé pour mesurer les effets connexes, incluant l'effet Casmir et le magnétisme à l'échelle nanométrique, qui pourrait à terme permettre aux ingénieurs de développer et de contrôler des dispositifs nanoélectroniques.
