被光悬浮的纳米粒子以3000亿rpm的速度旋转

 
仅由光的力和扭矩驱动的哑铃状纳米颗粒已成为世界上旋转最快的物体。
普渡大学的科学家创造了这个物体，该物体以每分钟3000亿转的速度旋转。或者换一种说法，比牙医的钻速快一百万倍。
此外，二氧化硅纳米颗粒可以用作世界上最灵敏的扭矩检测器，研究人员希望该扭矩检测器将用于测量由量子效应产生的摩擦。
这项研究于本周发表在《自然纳米技术》上。
研究人员使用激光形式的光在真空中使物体悬浮，然后使用带有偏振片的第二激光来改变物体上的光学扭矩，以测试其扭矩检测灵敏度。
物理学和天文学副教授，电气和计算机工程副教授李同仓说：“创世界纪录总是令人兴奋的。”
李和他的同事在2018年以类似速度的五分之一速度创造了自旋最快的物体的世界纪录。
听到纳米粒子是由光驱动的，可能会导致人们误认为该粒子包含某种由太阳能供电的能力。实际上，光本身几乎可以对任何物体施加很小但可测量的力。
旋转速度最快的物体是普渡大学用二氧化硅制成的纳米级转子。静止的转子图像是使用扫描电子显微镜创建的。对于比例，图像中的黄色条为200纳米。图片来源：普渡大学照片/ Jaehoon Bang
您可能无法感觉到物理上的感觉(也许只是在情感上)，但是由于所谓的光辐射压力，办公室中那些荧光灯发出的光线实际上一直不断地压在您身上。它的力量比施加在重力上的力量弱数百万倍，但仍然存在。在太空中，光甚至可以利用光帆推动卫星。
李说：“在1600年代，约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)看到，由于辐射压力，彗星的尾巴总是指向太阳。 “我们使用相同的东西，但使用集中激光，来悬浮和旋转纳米粒子。”
除了在转速方面的新记录外，纳米颗粒还可以以比以前任何设备高600-700倍的灵敏度测量扭矩。
李说，这种纳米扭矩探测器将用于测量和研究量子效应，例如真空摩擦。
从理论上讲，即使是在真空中被光悬浮的物体，也会受到由虚拟光子引起的非常小程度的阻力，真空中的量子波动受到不确定性原理的限制。纳米扭矩检测器还可以用于测量相关效应，包括卡斯米尔效应和纳米级磁性，最终可以使工程师开发和控制纳米电子器件。