Objek Berputar Tercepat di Dunia Berputar Pada 300 Miliar RPM

• Para ilmuwan memecahkan rekor dunia untuk objek berputar tercepat.
• Objek baru berputar dengan kecepatan 300 miliar putaran per menit.
• Ini terbuat dari nanopartikel silika berbentuk halter yang ditenagai oleh laser.

Sensor torsi memungkinkan penentuan pertama konstanta gravitasi dan penemuan hukum Coulomb. Dalam dekade terakhir, upaya signifikan telah dilakukan untuk meningkatkan sensitivitas deteksi torsi.

Sekarang para peneliti di Universitas Purdue telah mencapai sensitivitas yang luar biasa dalam sensor torsi pada suhu kamar. Mereka melakukannya dengan membuat objek yang berputar paling cepat di dunia.

Objek tersebut tidak lain adalah nanopartikel silika berbentuk halter yang ditenagai oleh laser. Ini berputar pada 300 miliar putaran per menit, hampir 500.000 kali lebih cepat daripada bor dokter gigi.

Bagaimana Mereka Melakukan Ini?

Mereka mengangkat nanopartikel silika dalam ruang hampa menggunakan sinar laser, lalu menggunakan laser kedua dengan pelat polarisasi untuk menguji sensitivitas torsinya.

Lebih khusus lagi, mereka secara optik menjebak nanopartikel silika (nanosfer) di ruang vakum menggunakan laser 1.550 nm yang terfokus dengan ketat. Mereka kemudian menggunakan laser 1.020 nm lainnya untuk menerapkan torsi eksternal dan mengukur sensitivitasnya.

Referensi:Nanoteknologi Alam | DOI:10.1038/s41565-019-0605-9 | Universitas Purdue

Saat melakukannya, para peneliti menetapkan rekor dunia untuk objek berputar tercepat. Mereka memecahkan rekor sebelumnya (ditetapkan pada 2018) 60 miliar putaran per menit.

Nanodumbbell berdiameter 170 nm yang terperangkap secara optik didorong untuk berputar melebihi 1 GHz, frekuensi rotasi tertinggi yang dilaporkan untuk nanopartikel hingga saat ini. Para peneliti memperkirakan bahwa nanodumbbell silika yang lebih kecil dapat mempertahankan frekuensi rotasi di atas 10 GHz.

Hormat peneliti

Selain kecepatan rotasinya yang luar biasa, nanopartikel ini dapat mengukur torsi pada tingkat hingga 700 kali lebih sensitif daripada instrumen apa pun sebelumnya.

Apa Selanjutnya?

Rotasi berkecepatan tinggi tersebut akan digunakan untuk menganalisis sifat material dan gesekan vakum. Sebagai contoh, getaran torsional dari nanopartikel levitasi diamati dengan adanya laser terpolarisasi linier. Ini bisa menjadi langkah penting untuk mendeteksi torsi Casimer (gaya fisik yang muncul dari medan terkuantisasi) dan mengembangkan serta mengendalikan perangkat nanoelektronik.

Baca:Mesin Molekul Tercepat di Dunia | Rotaksan

Selain itu, ini akan berguna untuk menciptakan keseimbangan torsi Cavendish kuantum, yang pada akhirnya akan membantu para ilmuwan lebih memahami sifat kuantum gravitasi. Beberapa nanopartikel dapat diangkat bersama untuk menganalisis fase perakitan sendiri dan fase nonequilibrium.