Levitación y rotación controlada en MHz de una varilla nanofabricada mediante un metalente de alto NA

Resumen Una nanopartícula levantada ópticamente en un vacío proporciona una plataforma ideal para mediciones de ultra-precisión y estudios de física fundamental debido al excepcionalmente alto factor de calidad y modos de movimiento ricos, que pueden ser diseñados manipulando el campo óptico y la geometría de la nanopartícula. La tecnología de nanofabricación con la capacidad de crear arreglos de nanoestructuras arbitrarias ofrece una manera precisa de diseñar el campo óptico y la geometría de la nanopartícula. Aquí, por primera vez, levantamos ópticamente y rotamos una nanovarilla nanofabricada a través de un metalente a-Si nanofabricado que enfoca fuertemente un rayo láser de 1550 nm con una apertura numérica de 0.91. Al manipular la polarización del rayo láser, se pueden ajustar las frecuencias de traducción de la nanovarilla levitada, y se puede encender y apagar el modo de rotación del giro. Luego, demostramos que la frecuencia de rotación depende de la intensidad y polarización del rayo láser, así como de la presión del aire. Finalmente, se logró en el experimento una frecuencia de rotación del giro en MHz de la nanovarilla. Esta es la primera demostración de giro óptico controlado en un sistema de levitación óptica compacto basado en metalente. Nuestra investigación promete la realización de sistemas de levitación óptica integrados escalables en chip.