نانوذراتی که در هر ثانیه یک میلیارد بار می‌چرخند!

بیگ بنگ: دو گروه از محققان توانستند نانوذراتی را بسازند که در فرکانس‌های ثبت‌شده در هر ثانیه یک میلیارد بار به دور یکدیگر می‌چرخند. این، سریع‌ترین چرخش مکانیکی در تاریخ را ایجاد کرده است.

default cover imageبه گزارش بیگ بنگ، دانشمندان نانوذراتی را ساخته‌اند که با سرعت یک میلیارد بار در ثانیه به دور یکدیگر می‌چرخند، که سریع‌ترین چرخش مکانیکی در تاریخ را ایجاد کرده است. نانوذرات‌ها ذرات میکروسکوپی هستند. در حال حاضر به دلیل طیف گسترده‌ای از کاربردهای بالقوه‌ای که نانوذرات دارند، به ویژه در زمینه‌های الکترونیکی، نوری و زیست‌پزشکی، به نانوذرات توجه خاصی شده است. اکنون دانشمندان ذرات چرخشیِ سریعی که می‌تواند محدودیت‌های فیزیک را آزمایش کند، را گزارش می‌دهند. محققان مطالعاتی را در مورد اینکه انرژی نور چگونه می‌تواند نانوذرات را به حرکت در آورد و به تولید فرکانس‌های چرخش رکورد بیانجامد، انجام داده‌اند.

دو گروه از محققان، نانوذراتِ چرخشیِ خود را به طور مشابه تولید کردند. آنها به طور مستقل و با استفاده از سیستم‌های نوری- مکانیکیِ شناور که از هر محیط خارجی دیگری به شدت جدا شده است، به چرخش شدید دست یافتند. این امر، زمینۀ آزمایشی برای اصول پایه فیزیک را ایجاد کرده است. نانوذرات‌ها در خلأ بسیار سریع می‌چرخند زیرا هیچ هوایی وجود ندارد که مقاومت ایجاد کند. تا زمانی که نیروی چرخش بر نیرویی که اتم‌ها را کنار یکدیگر نگه داشته است غلبه نکند، اتم‌ها از هم جدا نمی‌شوند.

کاربردها

گروه اول در مورد نحوۀ استفاده از ذراتی که توسط نور در خلأ، بعنوان تعادلِ پیچشی، شناور بودند مطالعه می‌کردند. این گروه، دَمبل‌های سیلیکایی در مقیاس نانو، که به اندازۀ یک ویروس بود، را تولید کردند و شناور ساختند. تعادل پیچشی ابزاری است که برای اندازه‌گیری نیروهای بسیار ضعیف به کار می‌رود. با این حال محققان دریافتند که وقتی نور پلاریزه‌شدۀ مدور به دمبل می‌تابد، دومی با سرعت باورنکردنیِ یک میلیارد بار در ثانیه می‌چرخد. اگر چرخش‌ها به اندازه کافی سریع باشد، ذرات می‌توانند راهی برای اندازه‌گیری اصطکاک ذرات در برابر فضازمان ایجاد کنند.

تونگ‌کانگ، از دانشگاه پوردو، و همکارانش در مطالعۀ خود که در Physical Review Letters منتشر شده، نوشتند: «مکانیک‌نوری شناور دارای پتانسیل‌های عالی‌ برای اندازه‌گیری‌های دقیق، ترمودینامیک، مکانیک کوانتومی ماکروسکوپی و حسگر کوانتومی است.» محققان افزودند که تعادل پیچشی نانودمبل، امکان مشاهدۀ گشتاور کازیمیر و بررسی ماهیت کوانتومیِ گرانش را فراهم می‌کند. گروه دوم با استفاده از نانوذرات سیلیکا به نتایج مشابهی دست یافتند. آنها فرکانس چرخش را بر اساس نورهایی که از ذرات پراکنده می‌شود، اندازه‌گیری کردند.

پژوهشگر رنه ریمن، انستیتو تکنولوژی فدرال زوریخ، و همکارانش در گزارش خود نوشتند: «تغییر سریع قطبش نورِ به‌ دام افتاده به ما این امکان را می‌دهد که زمانِ پاسخِ وابسته به فشار مربوط به درجۀ آزادی چرخشی ذرات را به دست آوریم.» ریمن و همکارانش اظهار داشتند که آزمایشاتی از این قبیل می‌تواند به اندازه‌گیری محیط خشن فیزیکی و حتی سیگنال‌های کیهان‌شناسیِ اسرارآمیز کمک کند.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: techtimes.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *