a，用一個數值孔徑為0.85的物鏡（OBJ）緊密聚焦的500-mW、1550-nm激光在真空中懸浮二氧化硅納米顆粒（NP）。插圖：二氧化硅納米球（左）和二氧化硅納米啞鈴（右）的掃描電子顯微鏡圖像。兩個圖像的比例尺均為200 nm。b，旋光性納米粒子在10 -4處旋轉的測量PSD?托爾 PSD峰的頻率是納米粒子旋轉頻率的兩倍。c，記錄了100 s的光懸浮納米粒子的旋轉PSD的頻譜圖（時間軌跡）。
扭矩是一種經常導致旋轉的扭轉力，用于測量系統扭矩的設備具有多種形式和多種尺寸。近年來，科學家們一直在研究縮小扭矩傳感器尺寸的方法，目的是方便測量非常小的扭矩。當前，已經有研究人員開發出使用納米制造和低溫冷卻的微型設備來研究諸如卡西米爾效應和小規模磁性的研究。在此項新工作之前，最靈敏的扭矩傳感器在毫開爾文溫度下的靈敏度為2.9?×?10?24?N?m?Hz?1/2，普渡大學的團隊為自己設定了打破這一紀錄的目標。
新扭矩測量裝置由一個通過500 mW、1550 nm的激光束懸浮在真空室內的二氧化硅納米顆粒組成。研究小組通過向納米顆粒發射一束脈動的圓極化1020nm激光束，每次持續100秒，從而向納米顆粒施加了扭矩。研究人員使用四分之一波片來控制偏振，電磁束中的旋轉波對納米顆粒施加了扭曲作用，使其以3000億轉/分的速度旋轉，這是迄今為止制造出的最快的人造轉子。研究小組通過使用光學傳感器測量粒子在開關周期中的自旋速度變化，從而能夠測量裝置中的扭矩量。研究人員指出，與其他正在開發的系統不同，他們的系統不需要復雜的納米制造。
使用該扭矩測量裝置，研究人員能夠測量到扭矩牛頓計的四分之三的扭矩，使其靈敏度是以前的扭矩傳感器的700倍。他們聲稱，他們的裝置將是第一個測量真空摩擦的裝置，其中量子力學表明，在真空中旋轉的物體會受到不斷出現和消失的電磁場的拖累而受到阻力。該團隊還聲稱，該扭矩測量裝置可用于納米磁性研究和量子幾何相位的研究。
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