Nanokielet voivat väristä lähes ikuisesti

TU Delftin ja Brownin yliopiston tutkijat ovat suunnitelleet jousimaisia resonaattoreita, jotka pystyvät värähtelemään pidempään ympäristön lämpötilassa kuin mikään aiemmin tunnettu kiinteä objekti - lähestyen sitä, mikä tällä hetkellä on saavutettavissa vain lähellä absoluuttista nollaa.

Heidän tutkimuksensa puskee nanoteknologian ja koneoppimisen reunaa joidenkin maailman herkimpien mekaanisten antureiden valmistamiseksi.

Äskettäin kehitetyillä nanojousilla on korkeimmat mekaaniset laatutekijät, jotka on koskaan tallennettu mille tahansa kiinnitetylle objektille huoneenlämpötilassa; heidän tapauksessaan kiinnitettynä mikrosiruun. Tämä tekee tekniikasta mielenkiintoisen integroitavaksi olemassa olevien mikrosirualustojen kanssa. Nämä jouset ovat erityisesti suunniteltu vangitsemaan värinää eivätkä anna energiansa vuotaa ulos.

Tämä innovaatio on keskeinen tutkittaessa makroskooppisia kvantti-ilmiöitä huoneenlämmössä – ympäristöissä, joissa tällaiset ilmiöt olivat aiemmin kohinan peitossa. Vaikka kvanttimekaniikan omituiset lait näkyvät yleensä vain yksittäisissä atomeissa, nanojousien kyky eristää itsensä jokapäiväisestä lämpöpohjaisesta värähtelykohinasta antaa niille mahdollisuuden avata ikkunan niiden omiin kvanttiominaisuuksiinsa; miljardeista atomeista valmistettuja jousiin.

Arjen ympäristöissä tällaisella kyvyllä olisi mielenkiintoisia käyttökohteita kvanttipohjaiseen havainnointiin.

"Valmistusprosessimme menee eri suuntaan verrattuna siihen, mikä on mahdollista nanoteknologiassa nykyään", sanoi kokeellisia toimia johtanut tohtori Andrea Cupertino.

Jouset ovat 3 senttimetriä pitkiä ja 70 nanometriä paksuja, mutta suurennettuna tämä vastaisi lasista valmistettujen kitaran kielten valmistamista, jotka ripustetaan puoli kilometriä lähes ilman venymää.

”Tällaiset äärimmäiset rakenteet ovat mahdollisia vain nanomittakaavoissa, joissa painovoiman ja painon vaikutukset tulevat eri tavalla.

Tämä mahdollistaa rakenteet, jotka olisivat mahdottomia päivittäisessä mittakaavassamme, mutta ovat erityisen hyödyllisiä pienoislaitteissa, joita käytetään mittaamaan fyysisiä suureita, kuten painetta, lämpötilaa, kiihtyvyyttä ja magneettikenttiä, jota kutsumme MEMS- tunnistukseksi", Cupertino selittää.

Näiden nanojonojen vaikutukset ulottuvat perustieteen ulkopuolelle. Ne tarjoavat lupaavia uusia väyliä erittäin herkkien antureiden integroimiseksi vakiomikrosiruteknologiaan, mikä johtaa uusiin lähestymistapoihin värähtelyyn perustuvassa tunnistuksessa.

Vaikka nämä alustavat tutkimukset keskittyvät jousiin, käsitteitä voidaan laajentaa monimutkaisempiin malleihin, jotta voidaan mitata muita tärkeitä parametreja, kuten kiihtyvyys inertianavigointia varten tai hyödyntää seuraavan sukupolven mikrofoneissa.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttimaailman pienin värähtelyanturi

Mekaanista kvanttitekniikkaa