Extrémně rotující nanočástice pokořila 300 miliard otáček za minutu  
Rekord v rotaci, který činil 60 miliard otáček za minutu, nevydržel ani dva roky. Stejný tým porazil sám sebe a roztočil nanočinku z oxidu křemičitého pomocí výkonných laserů ještě pětkrát rychleji. Nejrychlejší pulsary s rotací pouhých 43 tisíc otáček za minutu blednou závistí.
Rekordman v rotaci. Kredit: Purdue University/Jaehoon Bang.
Rekordman v rotaci. Kredit: Purdue University/Jaehoon Bang.

V roce 2018 jsme užasli nad kouzly kvantových čarodějů z americké Purdue University, kteří roztočili nanočástici z oxidu křemičitého ve tvaru činky extrémní rychlostí 60 miliard otáček za minutu. Tongcang Li a jeho kolegové zjevně neusnuli na vavřínech a rozhodli se své nanočástice roztočit ještě mnohem ďábelštější rychlostí. A dokázali to.

 

Podařilo se jim prorazit vlastní světový rekord a v podstatě stejným způsobem roztočili nanorotor ještě pětkrát rychleji. Jejich nanočástice z oxidu křemičitého se ve vakuu točila přízračnou rychlostí přes 300 miliard otáček za minutu (5 GHz). Pro srovnání, zubní vrtačky zvládnou kolem 500 tisíc otáček za minutu, zatímco nejrychleji rotující přírodní objekty, tedy nejrychlejší pulsary, dovedou nějakých 43 tisíc otáček za minutu.

 

Nanokouzla s výkonným laserem. Kredit: Purdue University/Vincent Walter.
Nanokouzla s výkonným laserem. Kredit: Purdue University/Vincent Walter.

Takto extrémní roztočení nanočástice vyžaduje dva výkonné lasery. Jeden z paprsků přitom drží nanočástici na místě, zatímco ten druhý ji roztáčí. Když fotony z laserového paprsku zasáhnou nanočástici, tak na ní zatlačí tlakem záření (radiation pressure). Tenhle tlak je zcela nepatrný a za normálních okolností je příliš slabý na to, aby měl nějaký zřetelný vliv. Jenomže ve vakuu je to úplně jiné a fotony laserového paprsku roztočí nanočástici ultimátní rychlostí.

 

Rotující nanočinka. Kredit: Purdue University/Jonghoon Ahn.
Rotující nanočinka. Kredit: Purdue University/Jonghoon Ahn.

Podobně funguje pohon se světelným plachtami, který by jednoho dne mohl dostat naše nanosondy do sousedních hvězdných systémů. Jak uvádí Li, Johannes Kepler si na počátku 17. století všiml, že ohony komet vždy ukazují směrem od Slunce. Je to kvůli tlaku slunečního záření. Stejný mechanismus využívá i Liův tým rotačních rekordmanů, jen namísto Slunce a komet používají lasery a nanočástice.

 

Přízračně rotující nanočástice není jenom lovcem světových rekordů. Badatelé jsou přesvědčeni, že s jejich systémem bude možné detekovat vysněné tření vakua (vakuum friction) a další kvantové jevy, včetně magnetismu v nanoměřítku. Pokud jde o tření vakua, to by mělo souviset s virtuálními fotony, které se podle kvantové mechaniky ve vakuu neustále zjevují a zase mizí. Tyhle přízraky fotonů by totiž měly působit na okolní objekty elektromagnetickou silou stejně, jako normální fotony.

Video:  World's Fastest Spinning Nanoparticle


Literatura
Purdue University 16. 1. 2020, Nature Nanotechnology online 13. 1. 2020.

Datum: 20.01.2020
Tisk článku

Klíč k určování bylin - Dobrylovská Dominika
 
 
cena původní: 75 Kč
cena: 63 Kč
Klíč k určování bylin
Dobrylovská Dominika
Související články:

Nejrychleji rotující umělý objekt na světě     Autor: Stanislav Mihulka (31.08.2013)
Levitující nanočástice dočasně porušuje 2. termodynamický zákon     Autor: Stanislav Mihulka (07.04.2014)
Ďábelsky pohyblivé nanočinky jsou nejrychleji rotujícím objektem na světě     Autor: Stanislav Mihulka (22.07.2018)



Diskuze:

Aplikace

Tomáš Novák,2020-01-21 13:17:41

...bude to prosím prakticky využitelné?

Odpovědět

Nanobaterie

Jiří Krepindl,2020-01-20 23:47:12

Jaká je energie rotující soustavy? Nejde o akumulátor energie, čerpatelné zpětně elmg. indukcí?

Odpovědět

...

Jan Balaban,2020-01-20 19:15:50

Koľko otáčok za minútu dosahujú čierne diery, ktoré majú nulový polomer?

Odpovědět


Re: ...

Pavel Hudecek,2020-01-20 22:03:32

Nulový poloměr je jen první přiblížení, když se aplikuje pouze OTR.

Když na zeměkouli aplikujete pouze Newtona podle školní fyziky, bude z ní taky jen hmotný bod. Když ale k Newtonovi přidáte vlastnosti materiálů a proženete vhodnou simulací, vznikne geoid správné velikosti a vše bude OK.

A stejně je to s těmi ČD, akorát ty vlastnosti, co se za daných okolností projevují, ještě nejsou vyzkoumané:-)

Odpovědět


Re: ...

Vít Výmola,2020-01-21 13:16:03

Černé díry nemají nulový poloměr, mají nenulový Schwarzschildův poloměr horizontu událostí. Ty rotující jsou ještě složitější, poloměr se s rostoucími otáčkami zmenšuje a zároveň v "rovníkových" oblastech narůstá elipsoid ergosféry. Rotace i rozměry mají svůj limit, a tím je právě rychlost světla. Existuje tedy maximální možný počet otáček za minutu (sekundu, atd.).
Nulový poloměr má MOŽNÁ singularita, která je MOŽNÁ někde uprostřed černé díry, pokud ji budeme řešit jenom pomocí OTR.

Odpovědět

Re: re: c

Petr Slachta,2020-01-20 14:04:57

Diky za lehke prepocitani. Taky jsem si rikal ze je to blbost. Nicmene, v souvislosti s tim by me zajimal stejny udaj u pulsaru.

Odpovědět


Re: Re: re: c

Pavel Hudecek,2020-01-20 14:09:59

Tak si najděte velikost pulsaru a kolik je pí asi taky víte...

Odpovědět

c

Jaromír Kalhota,2020-01-20 11:29:59

Obvodová rychlost dosáhla 2c.

Odpovědět


Re: c

Pavel Hudecek,2020-01-20 13:39:11

Já teda v článku nenašel velikost, tak nevím z čeho jste počítal.

Dejme tomu, že obvod bude mikrometr, takže na nano dost velkej. Při 5 GHz dostaneme 5 km/s, žádnej zázrak.

Odpovědět


Re: Re: c

Jaromír Kalhota,2020-01-20 14:20:25

Jenom vtípek, dík za odhad. :)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace