Создан самый быстровращающийся объект во Вселенной

20 января 2020 14:25 Юлия Воробьева

Физики ускорили вращение "наногантели" до рекордных 300 миллиардов оборотов в минуту. Фото Purdue University/Vincent Walter.

Изображение ротора в состоянии покоя, созданное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Жёлтая линия на снимке обозначает масштаб. Её длина составляет 200 нанометров. Иллюстрация Purdue University/Jaehoon Bang.

Учёные из США разогнали "наногантель" до 300 миллиардов оборотов в минуту! Ожидается, что это достижение пригодится в изучении вакуумного трения и других квантовых эффектов.

В 2018 году исследователи из Университета Пёрдью создали самый быстровращающийся искусственный объект – ротор из наночастицы кремнезёма в форме гантели. "Ударив" по объекту лазерным лучом, учёные заставили его вращаться со скоростью 60 миллиардов оборотов в минуту ("Вести.Наука" писали об этом достижении физиков).

Чтобы "наногантель" могла свободно вращаться, исследователи поместили её в вакуумную камеру и подняли "в воздух" при помощи оптического пинцета.

В ходе новой работы команда побила собственный рекорд. Используя ту же технику, физики создали наноразмерный ротор, который вращается в пять раз быстрее.

Иллюстрация Purdue University/Jaehoon Bang.

Как и в более ранней версии, объект представляет собой частицу кремнезёма, подвешенную в вакууме. Вращаясь, она разгоняется до 300 миллиардов оборотов в минуту.

Для сравнения: шпиндель стоматологической бормашины вращается со скоростью 500 тысяч оборотов в минуту, в то время как пульсар с рекордной скоростью вращения – самый быстровращающийся известный природный объект – делает 707 оборотов в секунду, или 42420 оборотов в минуту.

В ходе нового эксперимента учёные использовали два лазерных луча: один подвесил "наногантель" в вакууме, а поляризованные импульсы второго лазера заставили объект вращаться.

Авторы эксперимента поясняют: свет сам по себе оказывает незначительное, но всё же измеримое воздействие почти на любой объект. Это явление известно как давление света. (К слову, не так давно спутник с солнечным парусом впервые использовал давление солнечного света для манёвра.)

По словам специалистов, их кремниевая "наногантель" стала ещё и самым чувствительным в мире детектором крутящего момента. По этому показателю устройство в 600-700 раз превышает возможности любых других. Это означает, что установка может быть использована для исследования и измерения квантовых эффектов, таких как вакуумное трение.

Кроме того, нанодетектор крутящего момента можно применять для измерения связанных эффектов, включая эффект Казимира и магнетизм на наноуровне. Такого рода исследования позволят инженерам разрабатывать инновационные наноэлектронные устройства.

Статья с подробным описанием эксперимента представлена в журнале Nature Nanotechnology.

Кстати, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о методе, который позволит осуществить лазерную левитацию макроскопических объектов.