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Nanotechnologie: Nichts dreht sich schneller

Schweizer Forscher haben einen neuen Rotationsweltrekord aufgestellt. Sie ließen ein Nanoteilchen sich rasend schnell drehen.
Rotation

Eine Milliarde Mal pro Sekunde um die eigene Achse – so schnell ließen Schweizer Forscher einen Nanopartikel rotieren. Und damit stellten sie einen neuen Weltrekord auf, wie Lukas Novotny und seine Mitarbeiter von der ETH Zürich in den »Physical Review Letters« schreiben. Die Physiker haben ein nur 100 Nanometer großes Glasteilchen so manipuliert, dass es sich im Vakuum von einem Laser in der Schwebe gehalten und in Bewegung versetzt in Höchstgeschwindigkeit drehte. Diese optische Pinzette sorgte dafür, dass das Glaskügelchen praktischen keinen mechanischen Kontakt mit der Umgebung aufwies, weshalb es sich reibungsfrei bewegen konnte. Zudem war der Druck in der Apparatur 100 Millionen Mal geringer als der normale Luftdruck auf Meereshöhe, so dass nur sehr selten einzelne Luftmoleküle mit dem Partikel zusammenstießen und dieses geringfügig abbremsten, so Novotny und Co in einer Mitteilung.

»Vermutlich drehte es sich sogar noch schneller, doch mit unserem Photodetektor können wir momentan keine höheren Frequenzen messen«, sagte der an der Studie beteiligte René Reimann. Mit Hilfe eines neuen Messgeräts wollen die Wissenschaftler bei einem der nächsten Versuche dann sogar Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 40 Milliarden Umdrehungen pro Sekunde nachweisen – sofern es die Glaskugel dann nicht vorher zerreißt. Bei welcher Frequenz genau das passieren könnte, ist bislang unklar, da es für derart kleine Objekte bislang keine verlässlichen Messungen der Zugbelastung gibt. Die Fliehkräfte, die auf den Partikel einwirken, sind bis zu 100 Milliarden Mal größer als die Erdanziehung. »Das entspricht in etwa der Schwerkraft auf einem Neutronenstern«, verdeutlicht Reimann die Größenordnung. Eine reine Rekordjagd steckt allerdings nicht hinter dem Versuch, auch wenn ihn die Wissenschaftler nach eigenem Bekunden gerne mitnahmen. Letztlich diene das Experiment dazu, neue Erkenntnisse über die Stabilität von Glas und anderen Materialien bei extremen Belastungen zu gewinnen.

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