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Opération Nanopinces

Les nanoparticules, ayant une taille entre 106 et 109 a.m.u., c’est-à-dire constituées de quelques millions à quelques milliards d’atomes, forment un pont entre le monde macroscopique, gouverné par la mécanique classique, et le monde microscopique où règne la mécanique quantique. La question de la décohérence de ces objets, induite par la gravitation, est un sujet très discuté dans la littérature [1]. Ces nanoparticules sont également des sondes très performantes pour tester des forces externes ultra-faibles.

Notre objectif est de piéger un nano-objet dans une pince optique et de manipuler les mouvements du centre de masse notamment par forces optiques utilisant la polarisabilité de cet objet. En particulier, des nano-billes en verre se prêtent particulièrement à ces manipulations car le couplage entre ces mouvements et les degrés de liberté internes (chauffage !) est extrêmement faible. On peut refroidir les mouvements du centre de masse jusqu’à quelques mKelvin [2,3]. A cette très faible température, on peut sonder des forces de quelques zeptoNewton (1021 N !).

Ce projet est mené par Matthias Büchner.

Références

[1] On Gravity’s role in Quantum State Reduction,
R. Penrose, Gen. Rev. Grav. 28, 581 (1996)

[2] Millikelvin cooling of an optically trapped microsphere in vacuum,
T. Li, S. Kheifets, M. Raizen, Nat. Physics 7, 527-530 (2011)

[3] Subkelvin Parametric Feedback Cooling of a Laser-Trapped Nanoparticle,
J. Gieseler, B. Deutsch, R. Quidant, L. Novotny, Phys. Rev. Let. 109, 103603 (2012)