Derrière la rotation mécanique la plus rapide de l’histoire, le potentiel de l'opto-mécanique

Des scientifiques ont réussi à créer la rotation mécanique la plus rapide connue dans l’histoire en faisant tourner des nanoparticules un milliard de fois par seconde dans un tube étanche et vidé d’air. Ils espèrent ainsi faire progresser l'opto-mécanique, une technologie d'avenir pour de nombreuses industries.

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Derrière la rotation mécanique la plus rapide de l’histoire, le potentiel de l'opto-mécanique
Des scientifiques ont été capables de créer la rotation mécanique la plus rapide connue dans l’histoire.

Des scientifiques ont été capables de créer la rotation mécanique la plus rapide connue dans l’histoire, relate le site anglophone Popular Mechanics.

Une équipe suisse de l'Institut de technologie de Zurich et une américaine de Purdue en Indiana ont créé isolément un "spin intense" de nanoparticules en lévitation avec des systèmes opto-mécaniques. L’équipe de Zurich s'est servie de nanoparticules en silicium de 100 nanomètres (100 milliardièmes de mètre). Celle de Purdue en revanche a obtenu un résultat similaire, mais avec un nano-objet en forme d'haltère - comme si l'on avait collé deux nanoparticules sphériques -, de 320 nanomètres de long sur 170 nanomètre de large (diamètre nanoparticule sphérique).

Progresser sur les bases fondamentales de la physique

L'appareil dans lequel la rotation des particules s'effectue étant complètement hermétique pour éviter toute interférence avec l'extérieur, cela en ferait un appareil idéal pour faire des essais pour les expériences sur les bases fondamentales de la physique, selon les scientifiques. Ces derniers entendent ainsi se concentrer sur les façons dont l’énergie de la lumière peut déplacer les nanoparticules, dans l’espoir de créer des fluctuations de vide quantique et ainsi se rapprocher de la compréhension de l’espace-temps.

En effet l’opto-mécanique est un domaine de la physique qui décrit l’interaction de la lumière avec des objets mécaniques à l’échelle des énergies faibles.

Un professeur adjoint de physique et d’astronomie de l’université de Purdue, Tongcang Li, interrogé par le site Gizmodo, explique le principe de l’expérience : "En mécanique quantique, il y a des fluctuations de vide quantique- des particules virtuelles qui apparaissent et disparaissent. Si une nanoparticule tourne très vite, ces types de particules virtuelles peuvent peut-être créer des frictions".

Les équipes de l'Indiana ont alors étudié comment utiliser les particules en lévitation sous vide pour créer ce que l’on appelle un "équilibre de torsion" pour détecter de très légères variations d’énergie. A l’aide des haltères de silice, les chercheurs ont commencé à faire briller la lumière polarisée de manière circulaire dans le vide du tube.

Il faut savoir que les faisceaux lumineux ont des champs électriques qui tournent à mesure qu’ils avancent. Lorsque la lumière polarisée a frappé les haltères, les particules ont commencé à tourner jusqu’à un milliard de fois par seconde. Sans air dans le tube pour créer une résistance, les particules sont libérées pour atteindre ces vitesses remarquables.

L’opto-mécanique, une technologie d’avenir

L’opto-mécanique se définie comme une science, une ingénierie et/ou un art de maintenir et de positionner un objet mécanique ou les éléments d’un système optique. Tous les éléments doivent être maintenus précisément dans le bon ordre sur un instrument. Cette science et son application ouvriraient un grand champ d’expérimentation grâce à la conception de ces systèmes mécaniques couplés à la lumière, à des atomes ou à des champs électromagnétiques.

En France, des entreprises misent déjà sur cette discipline. Acmel Industries, par exemple, réalise de la mécanique de haute précision pour l’opto-mécanique et la mécatronique : il met au point des prototypes, des moyens de test, ou encore assemblages sur mesure pour l’industrie et la recherche de pointe (médical, aéronautique, nucléaire, transports, optique, environnement), et participe également au programme Cap’tronic, porté par l’association Jessica France, afin de promouvoir l’introduction de l’électronique dans les secteurs industriels. Tandis qu'OPA-OPTICAD utilise cette discipline pour ses techniques d’usinage et de polissage de précision sur tous types de matériaux (verres, métaux, céramiques, cristaux, plastiques), produisant ainsi des prototypes et de petites et moyennes séries aux secteurs du médical, de la défense, de la sécurité, du spatial...

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