Anturointia hiukkastasolla

NIST:in plasmomekaanisen oskillaattori (PMO). Oranssinvalkoiset plasmonivärähtelyt tapahtuvat ulokkeella olevan kultaisen nanopartikkelin alla. Valkoisten käyrien sarja edustaa ulokkeeseen sovellettavaa sähkökenttää. Datakaavio osoittaa, että rakenne voi lukittua ja vahvistaa voimakkaasti heikkoja signaaleja. Credit: B. Roxworthy / NIST

(24.4.2018) Samalla kun robotiikka tunkeutuu jo yksittäisiin soluihin yksittäisen hiukkasen vähäiset värinät voivat saada aikaan jatkuvan värähtelyn mekaanisessa laitteessa, joka on noin 50 kertaa suurempi.

National Institute of Standards and Technology (NIST) tutkijat ovat ensimmäistä kertaa luoneet plasmomekaanisen oskillaattorin (PMO). Se kytkee plasmoneita - metallien nanopartikkelin pinnalla olevien elektronien kollektiivisia oksillaatioita - sitä paljon suuremman laitteen mekaanisiksi värähtelyiksi.

Tällaisella järjestelmällä, joka ei ole suurempi kuin punasolu, on lukemattomia teknisiä sovelluksia. Se tarjoaa uusia tapoja pienentää mekaanisia oskillaattoreita, parantaa viestintäjärjestelmiä, jotka tukeutuva valon modulaatioon ja vahvistaa dramaattisesti äärimmäisen heikkoja mekaanisia ja sähköisiä signaaleja ja luoden herkkiä antureita nanopartikkelien pienille liikkeille.

"Tämä on ensimmäinen kerta, kun yksittäinen plasmoninen resonaattori, jonka mitat ovat pienempiä kuin näkyvä valo, on osoittanut tuottavan mekaanisen laitteen itsestään kestäviä värähtelyjä", toteavat tutkijat.

EPFL:n tutkijat ovat puolestaan suunnitelleet pienen kitaran kielen, joka värähtelee näpäyksestä 1 miljardi kertaa. He haluaisivat käyttää sitä valon mikrofonina.

EPFL:n Tobias Kippenbergin laboratorion tutkijat ovat hyödyntäneet nanoskaalan epätavalliset vaikutuksia erittäin pienihävikkisen nanojousen suunnittelussa. Nykäistäessä jousi värähtelee minuuttien ajan mikrosekunnin periodilla (vastaa tavanomaista kitaranuottia kuukauden).

Rakenteen pienen massan ja äärimmäisten hyvien laatutekijöiden ansiosta kehitetyillä nanorakenteilla odotetaan olevan merkittävä vaikutus perinteisiin tunnistussovelluksiin. Esimerkiksi voima-antureina, ne pystyisivät havaitsemaan paikallisia häiriöitä attonewtonien tasolla, mikä vastaa ihmisten välisten painovoiman vetoa.

Yksi kiehtova sovellus olisi havaita heikot valovoimat. Yhdistämällä nanojousi optiseen aaltoputkeen Kippenbergin laboratoriossa osoitettiin äskettäin kyky "kuulla" lasersäteessä virtaavien fotonien äänen (joista jokainen antaa pienen säteilynpainevoiman jouseen).

Tavoitteena kvanttitietokone

Uusin kirjani esittelee kvanttitietokoneen toimintaa yleisellä tasolla ja käsittelee aiheen tiedemaailman tämänhetkisiä saavutuksia.

Esiin tulee myös futuristisimman tavoitteen ja tämän hetken saavutusten syvä kuilu. Toisaalta kvanttitietotekniikka on jo toteutumassa tietyillä rajallisilla resursseilla ja tavoitteilla. Ja onko alalla kilpailevia tekniikoita.

Tutkijapiireissä kvanttitietokoneen tuloon uskotaan aika vahvasti. Osittain voidaan sanoa että se on jo todellisuutta mutta onko se saavutettavissa tasolle jolle sitä eniten hehkutettiin.

Uusi kirja ja sen e-kirjaversio on hankittavissa kustantajan Books on Demand kirjakauppaosiosta ja erilaisista nettikirjakaupoista.

Tutustu kirjan sisällysluetteloon.


Aiemmat uutiset

Nopean elektroniikan hukkalämpö sähköksi (23.04.2018)
Kalifornian yliopiston Berkeleyn insinöörit ovat kehittäneet ohutkalvojärjestelmää, jota voidaan käyttää erilaisiin alle sadan Celsius-asteisen hukkalämmön keruuseen..

Uusi anodi ja katodi litiumakuille (20.04.2018)
Litiumioniakkujen varauskykyä rajoittavia grafiittianodeja pyritään korvaaman litium tai natriumversioilla. Mutta alkalimetallit ovat hyvin reaktiivisia perinteisten..

Tera- ja petabittistä datansiirtoa kuiduissa (19.04.2018)
Japanilaisen National Institute of Information and Communication Technologyn (NICT) Network System Research Institute ja kuituvalmistaja Fujikura ovat kehittäneet..