Lomittumista huonelämpöisessä puolijohteessa

26.11.2015

Chicago-kvantti-ilmio-puolijohdekiekolla-RR-250-t.jpgLomittuminen on yksi omituisin ilmiö kvanttimekaniikan parissa ja juuri siksi ehkä loputtoman mielenkiinnon kohde tiedemiesten parissa.

Lomittuminen on mahdollista myös makroskooppisessa ympäristössä mutta tähän asti vain erittäin alhaisissa lämpötiloissa (-270 astetta) ja hyödyntämällä erittäin vahvoja magneettikenttiä tai kemiallisia reaktioita.

Termodynamiikan lait estävät yleensä tarkkailemasta kvantti-ilmiöistä makroskooppisissa objekteissa," toteaa Chicagon yliopsiston Institute for Molecular Engineeringin jatko-opiskelija Paul Klimov.

Marraskuun Science Advances -lehdessä, Paul Klimov ja muut tutkijat professori David Awschalomin ryhmässä ovat nyt osoittaneet, että makroskooppinen lomittuminen voidaan tuottaa huoneenlämmössä ja pienessä magneettikentässä.

Tutkijat käyttivät infrapunaista laservaloa linjatakseen tuhansien elektronien ja ytimien magneettisia tiloja ja sitten sähkömagneettisilla pulsseilla, samanlaisilla kuin magneettikuvauksessa (MRI), lomittamaan niitä.

Tämä menettely aiheutti elektronien ja ytimien parien lomittumisia tilavuudeltaan 40 mikrometrisessä (punasolujen kokoisia) piikarbidi puolijohteessa.

Entuudestaan tiedetään, että puolijohteiden vikakohtiin liittyvillä atomiytimen spintiloilla on hyvät kvanttiominaisuudet huonelämpötilassa. Ne ovat koherentteja, pitkäikäisiä sekä hallittavissa fotoniikalla ja elektroniikalla.

- Käyttää näitä kvantti "kappaleita" luomaan lomittuneita kvanttitiloja, tuntui saavutettavissa olevalta tavoitteelta. Perusfysiikan kiinnostavuuden lisäksi, kyvyllä tuottaa vankkoja lomittuneita tiloja puolijohteessa ympäristön olosuhteissa on merkittäviä vaikutuksia tuleviin kvanttilaitteisiin, toteaa David Awschalom yliopistonsa tiedotteessa.

Lyhyellä aikavälillä uusi saavutus voisi mahdollistaa kvanttiantureita, joissa lomittuminen mahdollistaa ylittää perinteisten antureiden herkkyysrajat. Koska lomittuminen toimii ympäristön olosuhteissa ja piikarbidi on bio-ystävällinen, biologinen anturi elävän organismin sisällä olisi yksi erityisen jännittävä sovellus.

"Olemme innoissamme lomittumisella tehostetusta magneettikuvauksen koettimista, joilla voisi olla merkittäviä biolääketieteellisiä sovelluksia", toteaa Abram Falk IBM:n Thomas J. Watsonin tutkimuskeskuksesta ja yksi tutkimustuloksien kirjoittajista.

08.12.2022Pietsosähköä halliten ja tehostaen
07.12.2022Neljä ulottuvuutta kvanttiviestintään
06.12.2022Akkuelektrodeita kehittäen
05.12.2022Uusi konsepti aurinkokennoille
02.12.2022Monitoimiset metapintojen antennit
01.12.2022Paremmilla transistoreilla vai peräti ilman
30.11.2022Kasvihuonekaasu CO2 akun komponentiksi
29.11.2022Kuitua kvanttiviestinnälle
28.11.2022Älykkäästi reagoivaa materiaalia
25.11.2022Aikalinssi tuottaa ultranopeita pulsseja

Siirry arkistoon »