3000억 RPM으로 회전하는 세계에서 가장 빠른 회전 물체

• 과학자들은 가장 빠르게 회전하는 물체에 대한 세계 기록을 깼습니다.
• 새로운 물체는 분당 3000억 번 회전합니다.
• 레이저로 구동되는 아령 모양의 실리카 나노입자로 만들어졌습니다.

토크 센서는 중력 상수의 첫 번째 결정과 쿨롱의 법칙 발견을 가능하게 했습니다. 최근 10년 동안 토크 감지 감도를 향상시키기 위해 상당한 노력을 기울였습니다.

이제 Purdue University의 연구원들은 실온에서 토크 센서에서 놀라운 감도를 달성했습니다. 그들은 세계에서 가장 빠르게 회전하는 물체를 만들어 이를 수행했습니다.

물체는 레이저로 구동되는 아령 모양의 실리카 나노 입자에 불과합니다. 치과의사의 드릴보다 거의 500,000배 빠른 분당 3,000억 번 회전합니다.

그들은 이것을 어떻게 했습니까?

그들은 레이저 빛을 사용하여 진공에서 실리카 나노 입자를 공중에 띄운 다음 토크 감도를 테스트하기 위해 편광판이 있는 두 번째 레이저를 사용했습니다.

보다 구체적으로, 그들은 밀접하게 집중된 1,550nm 레이저를 사용하여 진공 챔버에 실리카 나노입자(나노구)를 광학적으로 가두었습니다. 그런 다음 다른 1,020nm 레이저를 사용하여 외부 토크를 적용하고 감도를 측정했습니다.

참고자료:네이처 나노테크놀로지 | DOI:10.1038/s41565-019-0605-9 | 퍼듀 대학교

그렇게 하는 동안 연구원들은 가장 빠르게 회전하는 물체에 대한 세계 기록을 세웠습니다. 분당 600억 회전이라는 이전 기록(2018년 설정)을 깼습니다.

광학적으로 포획된 170nm 직경의 나노덤벨은 현재까지 나노입자에 대해 보고된 가장 높은 회전 주파수인 1GHz 이상으로 회전하도록 구동되었습니다. 연구원들은 더 작은 실리카 나노덤벨이 10GHz 이상의 회전 주파수를 유지할 수 있다고 추정합니다.

연구원 제공

놀라운 회전 속도 외에도 이러한 나노 입자는 이전의 어떤 기기보다 최대 700배 더 민감한 수준에서 토크를 측정할 수 있습니다.

다음은 무엇입니까?

이러한 고속 회전은 재료 특성 및 진공 마찰을 분석하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 부상된 나노입자의 비틀림 진동은 선형 편광 레이저의 존재 하에서 관찰됩니다. 이것은 Casimer 토크(양자화된 장에서 발생하는 물리적 힘)를 감지하고 나노전자 장치를 개발 및 제어하는 ​​데 중요한 단계가 될 수 있습니다.

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또한, 양자 캐번디시 비틀림 균형을 생성하는 데 유용할 것이며, 이는 결국 과학자들이 중력의 양자 특성을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 여러 나노 입자를 함께 부상시켜 자가 조립 및 비평형 단계를 분석할 수 있습니다.