• Ученые ИТМО изучили движение одиночной левитирующей микрочастицы и нашли оптимальное состояние для высокой чувствительности к внешним воздействиям.
• Обнаруженный эффект может стать основой для создания универсального сенсора для измерения вектора силы тяжести, ускорений и угловых моментов.
• Такие данные могут быть полезны в геологоразведке, определении сейсмоактивности и местоположения судов.
• Левитирующие оптомеханические системы используются для точного измерения силы, крутящего момента, ускорения и исследования фундаментальных законов физики.
• Нелинейные процессы в динамике нано- и микрочастиц могут привести к чувствительности к внешним воздействиям.
• Ученые ИТМО исследовали нелинейную динамику микрочастицы и определили оптимальное состояние для высокой чувствительности.
• На основе эффекта можно создать универсальный сенсор с высокой чувствительностью для различных типов взаимодействия.

«Мы исследовали поведение левитирующей микросферы диоксида кремния на границе фазового перехода. Мы определили четыре характерных динамических состояния движения и выяснили, что микрообъект наиболее чувствителен вблизи фазового перехода, так как его движение становится неустойчивым и резонансным. В спектре колебаний появляются новые частоты, амплитуда которых быстро усиливается.

Поэтому даже малейшее внешнее воздействие заметно отражается на амплитуде движения и на спектре частот, и из-за этого микрочастица становится очень чувствительной. Мы показали, что даже небольшое воздействие на систему с использованием лазерного излучения может столкнуть систему в нелинейный режим», — объяснил первый автор исследования, младший научный сотрудник лаборатории «Нелинейная оптика конденсированных сред» международного научно-образовательного центра физики наноструктур ИТМО Вадим Рыбин.