Un miroir traque une minuscule particule

Méthode d'auto-interférence

01.07.2022 - Autriche

La détection avec des nanoparticules en lévitation était jusqu'à présent limitée par la précision des mesures de position. Aujourd'hui, 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 pour l'utilisation de 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, voire pour tester les fondements de la physique quantique. Cependant, de telles applications nécessitent une mesure précise de la position. Des chercheurs du département de physique expérimentale de l'université d'Innsbruck, en Autriche, viennent de démontrer une nouvelle technique qui augmente l'efficacité de la détection de la position d'un objet en lévitation submicronique. "Généralement, 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 bien différente de celle de la lumière émise par une nanoparticule, connue sous le nom de rayonnement dipôle." 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 de baryum mise au point ces dernières années par Rainer Blatt, également de l'université d'Innsbruck, et son équipe. L'année dernière, les chercheurs des deux équipes ont proposé d'étendre cette méthode aux nanoparticules. Aujourd'hui, en utilisant une nanoparticule en lévitation dans un piège électromagnétique, les chercheurs ont montré que cette méthode était plus performante que les autres techniques de détection de pointe. Ce résultat ouvre de nouvelles possibilités pour l'utilisation de particules en lévitation comme capteurs - par exemple, pour mesurer des forces infimes - et pour amener le mouvement des particules dans les domaines décrits par la mécanique quantique.

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Publication originale

Position measurement of a levitated nanoparticle via interference with its mirror image. Lorenzo Dania, Katharina Heidegger, Dmitry S. Bykov, Giovanni Cerchiari, Gabriel Araneda, Tracy E. Northup. Phys. Rev. Lett. 129, 013601

https://www.chemeurope.com/fr/news/1176736/un-miroir-traque-une-minuscule-particule.html