纳米颗粒的惯性与黏性飞轮传感

旋转动力学常常挑战物理直觉，同时也促成了独特的实现，从无论外环如何都保持自身朝向的陀螺仪转子，到在空中正面朝上抛起时绕手柄旋转的网球拍。在能够以原子精度测量质量的惯性质量传感中，旋转动力学通常被视为阻碍测量解释的复杂因素。在此，我们利用微流控装置的旋转动力学开发了一种惯性谐振传感的新模态。结合理论与实验，我们表明该模态通常测量颗粒的体积而对密度不敏感。矛盾的是，只有当流体黏性主导惯性时，颗粒密度才显现出来。我们通过流体与颗粒之间由黏性驱动的水动力耦合来解释这一悖论，该耦合激活了颗粒的转动惯量，将其转化为黏性飞轮。这种模态现在能够在流体中利用单次高通量测量同时测量颗粒的体积与质量。