Nanotecnologia

Nanorrelógio é tão estável que funciona como sensor

Nanorrelógio é tão estável que funciona como sensor
Estrutura do nanorrelógio, que é impulsionado por luz. [Imagem: James Millen/University of Vienna]

Nanomecânica

Um ponteiro nanomecânico, um pequeno cilindro sustentado e movido por luz, mostrou-se capaz de mostrar o tempo no que talvez possa ser o menor relógio do mundo.

Relógios de alta precisão e ultraminiaturizados são essenciais em nossas vidas diárias, estando no coração de tecnologias como o GPS e a internet, onde relógios estáveis definem a velocidade com que a informação pode ser recebida e transmitida.

Stefan Kuhn, da Universidade de Viena, na Áustria, criou um ponteiro incrivelmente estável para um relógio que marca o tempo pelas rotações de um cilindro de silício de tamanho micrométrico, levitado por luz.

O pequeno rotor é impulsionado por pulsos de luz polarizada, que fazem com que ele gire um milhão de vezes por segundo.

"É surpreendente que nós possamos pegar um sinal eletrônico e usá-lo para controlar perfeitamente o movimento de um objeto físico, sem qualquer perda de estabilidade. Nosso relógio só atrasou um milionésimo de segundo ao longo de quatro dias," contou James Millen, membro da equipe.

Nanossensor

A levitação por luz é essencial para manter o ponteiro estável, imune às variações ambientais. Por outro lado, sua rotação continua muito sensível ao seu ambiente. Isto significa que o ponteiro muito pequeno e muito preciso pode ser usado para medir propriedades do mundo em nanoescala com muita precisão - por exemplo, variações instantâneas de pressão em distâncias de micrômetros para baixo. Ou então, o cilindro levitado poderia ser movido através de um fluxo de gás para medir a turbulência, ou através de um feixe de átomos ou de luz para discernir suas propriedades.

A equipe afirma que, no futuro, pode ser possível usar este método até mesmo para testar os limites da física quântica.

"Com altas taxas de rotação, este é um sensor ambiental de precisão impressionante. Em baixas frequências, ele pode abrir uma nova gama de experimentos sobre a mecânica quântica da rotação," disse o professor Markus Arndt.

Bibliografia:

Optically driven ultra-stable nanomechanical rotor
Stefan Kuhn, Benjamin A. Stickler, Alon Kosloff, Fernando Patolsky, Klaus Hornberger, Markus Arndt, James Millen
Nature Communications
Vol.: 8 (1)
DOI: 10.1038/s41467-017-01902-9




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