Исследователи из Центра квантовых инноваций A*STAR (A*STAR Q.InC), входящего в состав флагманской программы «Исследования, инновации и предпринимательство» в области полупроводников, разработали левитирующий ротор миллиметрового размера, который продолжал вращаться более 10 часов после отключения привода, продемонстрировав самые низкие потери энергии, зафиксированные для механического ротора такого размера.
Команда использовала эту платформу для демонстрации чувствительности гироскопа коммерческого уровня, заложив основу для технологий прецизионного зондирования, которые могут обеспечить навигацию в местах, где GPS недоступен, в том числе под землёй или под водой.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предлагает решение давней проблемы в области диамагнитной левитации и создаёт новую платформу для сверхчувствительных технологий зондирования.
Механические системы, теряющие очень мало энергии, способны регистрировать чрезвычайно слабые силы и движения, что делает их полезными для прецизионного зондирования. Хотя левитация устраняет трение, возникающее при физическом контакте, диамагнитная левитация исторически ограничивалась демпфированием вихревыми токами — механизмом, который рассеивает энергию и замедляет движение.
Команда A*STAR Q.InC преодолела эту проблему, воспользовавшись вращательной симметрией. По мере того как ротор вращается вокруг своей центральной оси, он подвергается воздействию практически одинакового магнитного поля на протяжении всего оборота, что значительно подавляет вихревые токи, которые в противном случае замедлили бы его движение. В результате потери энергии при вращении ротора происходили примерно в 100 000 раз медленнее, чем при его боковых и вертикальных перемещениях.