Nano-oscillator bereikt recordkwaliteitsfactor

In hun laatste onderzoek onthult een team onder leiding van Tracy Northup van het Department of Experimental Physics de succesvolle creatie van een zwevende nanomechanische oscillator met een ultrahoge kwaliteitsfactor, die eerdere experimentele prestaties aanzienlijk overtreft. Het onderzoek is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven.

Het team slaagde erin een silica-nanodeeltje in een lineaire Paul-val te laten zweven onder ultrahoogvacuümomstandigheden. Wat deze prestatie bijzonder opmerkelijk maakt, is het uitzonderlijk lage dissipatiepercentage dat is geregistreerd, met een kwaliteitsfactor van meer dan 10 miljard. Dit is een meer dan honderdvoudige verbetering vergeleken met eerdere pogingen en markeert een mijlpaal in de verkenning van nanomechanische systemen.

Het team bereikte dit in een omgeving met extreem lage druk, een cruciale factor bij het verminderen van interacties met de omringende lucht, die anders de beweging van de oscillator zouden dempen.

De ultrahoge kwaliteitsfactor – een maatstaf voor hoe weinig energie verloren gaat naar de omgeving – werd berekend op basis van de dempingssnelheid en de frequentie van de oscillaties van het nanodeeltje.

De ongekende stabiliteit en het lage geluidsniveau van de oscillator maken het een ideaal platform voor de ontwikkeling van ultragevoelige detectoren en voor het uitvoeren van fundamentele tests in de kwantumfysica. Het opent opwindende mogelijkheden voor het onderzoeken van kwantumfenomenen in macroscopische systemen, wat al lang een uitdaging in het veld is.