世界記録3000億RPMシリカナノ粒子回転で新物理切り拓く
トルクセンサーで重力定数初決定・クーロン法則発見。近年トルク検出感度向上に多大努力。
パデュー大学研究者たちが常温でトルクセンサー驚異的感度達成。世界最速回転物体構築で実現。
物体はレーザー駆動ダンベル形シリカナノ粒子。毎分3000億回転、歯科用ドリル比約50万倍高速。
実現方法
真空中レーザー光でシリカナノ粒子浮遊、第2レーザー偏光板でトルク感度テスト。
具体的には1,550nmレーザー強集光でシリカナノ粒子(ナノスフィア)真空室内光学トラップ。別1,020nmレーザー外部トルク印加・感度測定。
Reference: Nature Nanotechnology | DOI:10.1038/s41565-019-0605-9 | Purdue University
この過程で世界最速回転物体記録樹立。自前記録(2018年600億RPM)破り。
光学トラップ170nm径ナノダンベル1GHz超回転駆動、ナノ粒子報告済み最高回転周波数。より小さいシリカナノダンベルなら10GHz超回転周波数維持可能と推定。
Courtesy of researchers
驚異的回転速度に加え、これらナノ粒子は従来機器比700倍感度トルク測定可能。
今後
超高速回転で材料特性・真空摩擦分析利用。例：直線偏光レーザー存在下浮遊ナノ粒子捩れ振動観測。カジミアトルク(量子化場由来物理力)検出・ナノエレクトロニックデバイス開発制御へ重要ステップ可能性。
量子キャベンディッシュ捩り天秤作成有用、最終的に重力量子的性質理解促進。複数ナノ粒子同時浮遊で自己組織化・非平衡相分析可能。
産業技術