Suivre une nanoparticule en lévitation avec un miroir —
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La détection avec des nanoparticules en lévitation a jusqu’à présent été limitée par la précision des mesures de position. Maintenant, des chercheurs de l’Université d’Innsbruck, dirigés par Tracy Northup, ont démontré une nouvelle méthode d’interférométrie optique dans laquelle la lumière diffusée par une particule est réfléchie par un miroir. Cela ouvre de nouvelles possibilités d’utilisation des particules en lévitation comme capteurs, en particulier dans les régimes quantiques.
Les nanoparticules en lévitation sont des outils prometteurs pour détecter des forces ultra-faibles d’origine biologique, chimique ou mécanique et même pour tester les fondements de la physique quantique. Cependant, de telles applications nécessitent une mesure de position précise. Des chercheurs du Département de physique expérimentale de l’Université d’Innsbruck, en Autriche, ont maintenant démontré une nouvelle technique qui augmente l’efficacité avec laquelle la position d’un objet submicronique en lévitation est détectée. “En règle générale, nous mesurons la position d’une nanoparticule avec une technique appelée interférométrie optique, dans laquelle une partie de la lumière émise par une nanoparticule est comparée à la lumière d’un laser de référence”, explique Lorenzo Dania, doctorant dans le groupe de recherche de Tracy Northup. “Un faisceau laser, cependant, a une forme très différente de celle du motif lumineux émis par une nanoparticule, connue sous le nom de rayonnement dipolaire.” Cette différence de forme limite actuellement la précision de la mesure.
Méthode d’auto-interférence
La nouvelle technique démontrée par Tracy Northup, professeur à l’Université d’Innsbruck, et son équipe résout cette limitation en remplaçant le faisceau laser par la lumière de la particule réfléchie par un miroir. La technique s’appuie sur une méthode de suivi des ions baryum qui a été développée ces dernières années par Rainer Blatt, également de l’Université d’Innsbruck, et son équipe. L’an dernier, des chercheurs des deux équipes ont proposé d’étendre cette méthode aux nanoparticules. Maintenant, en utilisant une nanoparticule en lévitation dans un piège électromagnétique, les chercheurs ont montré que cette méthode surpassait les autres techniques de détection de pointe. Le résultat ouvre de nouvelles possibilités pour utiliser des particules en lévitation comme capteurs – par exemple, pour mesurer des forces minuscules – et pour amener le mouvement des particules dans des domaines décrits par la mécanique quantique.
Le soutien financier pour la recherche a été fourni, entre autres, par l’Union européenne ainsi que par le Fonds scientifique autrichien FWF, l’Académie autrichienne des sciences et le ministère fédéral autrichien de l’éducation, des sciences et de la recherche.
Source de l’histoire :
Matériel fourni par Université d’Innsbruck. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
