利用弹道光学镊子实现超快黏度测量
软凝聚态物质
2021-05-26 v1 生物物理
仪器与探测器
光学
量子物理
摘要
黏度是活性生物材料和受驱非牛顿流体等非平衡系统的重要性质，并涉及从生物材料到地质学、能源技术与医学等诸多领域。然而，非侵入式黏度测量通常需要秒量级的积分时间。在此，我们展示了速度上四个数量级的提升，降至二十微秒，且不确定性首次由基本热噪声主导。我们利用光学镊子中被困粒子的瞬时速度实现了这一点。为分辨瞬时速度，我们开发了一种结构光探测系统，可实现兆赫兹带宽的粒子追踪。我们的结果将黏度从一种静态平均性质，转变为可在活性动力学时间尺度上动态追踪的性质。这为在非平衡系统中的新发现开辟了道路，从相变的快速动力学，到马达分子步进中的能量耗散，再到平衡热力学涨落定律的违背。
引用
@article{arxiv.2007.03066,
title = {Ultrafast viscosity measurement with ballistic optical tweezers},
author = {Lars S. Madsen and Muhammad Waleed and Catxere A. Casacio and Alexander B. Stilgoe and Michael A. Taylor and Warwick P. Bowen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.03066},
year = {2021}
}