L'objet qui tourne le plus rapidement au monde tourne à 300 milliards de tr/min

• Les scientifiques battent le record du monde de l'objet tournant le plus rapidement.
• Le nouvel objet tourne à 300 milliards de tours par minute.
• Il est composé d'une nanoparticule de silice en forme d'haltère alimentée par des lasers.

Les capteurs de couple ont permis la première détermination de la constante gravitationnelle et la découverte de la loi de Coulomb. Au cours de la dernière décennie, des efforts importants ont été déployés pour améliorer la sensibilité de détection du couple.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université Purdue ont atteint une sensibilité remarquable dans les capteurs de couple à température ambiante. Ils l'ont fait en construisant l'objet le plus rapide au monde.

L'objet n'est rien d'autre qu'une nanoparticule de silice en forme d'haltère alimentée par des lasers. Il tourne à 300 milliards de tours par minute, près de 500 000 fois plus vite qu'une fraise de dentiste.

Comment ont-ils fait cela ?

Ils ont fait léviter une nanoparticule de silice dans le vide à l'aide d'une lumière laser, puis ont utilisé un deuxième laser avec une plaque polarisante pour tester sa sensibilité au couple.

Plus précisément, ils ont piégé optiquement une nanoparticule de silice (une nanosphère) dans une chambre à vide à l'aide d'un laser étroitement focalisé à 1 550 nm. Ils ont ensuite utilisé un autre laser de 1 020 nm pour appliquer un couple externe et mesurer sa sensibilité.

Référence :Nature Nanotechnologie | DOI :10.1038/s41565-019-0605-9 | Université Purdue

Ce faisant, les chercheurs ont établi un record du monde pour l'objet à rotation la plus rapide. Ils ont battu leur précédent record (établi en 2018) de 60 milliards de tours par minute.

Les nanohaltères de 170 nm de diamètre piégés optiquement ont été entraînées à tourner au-delà de 1 GHz, la fréquence de rotation la plus élevée signalée pour une nanoparticule à ce jour. Les chercheurs estiment que les nanohaltères en silice plus petites peuvent supporter une fréquence de rotation au-delà de 10 GHz.

Avec l'aimable autorisation des chercheurs

En plus de leurs vitesses de rotation remarquables, ces nanoparticules peuvent mesurer le couple à des niveaux jusqu'à 700 fois plus sensibles que n'importe quel instrument auparavant.

Quelle est la prochaine étape ?

De telles rotations à grande vitesse seront utilisées pour analyser les propriétés des matériaux et le frottement sous vide. Par exemple, la vibration de torsion des nanoparticules en lévitation est observée en présence d'un laser polarisé linéairement. Cela pourrait être une étape cruciale vers la détection du couple Casimer (forces physiques résultant d'un champ quantifié) et le développement et le contrôle de dispositifs nanoélectroniques.

Lire :La machine moléculaire la plus rapide au monde | Rotaxane

De plus, il sera utile pour créer un équilibre de torsion quantique de Cavendish, qui aidera éventuellement les scientifiques à mieux comprendre la nature quantique de la gravité. Plusieurs nanoparticules peuvent être mises en lévitation ensemble pour analyser les phases d'auto-assemblage et de non-équilibre.