Uusia löydöksiä kvanttikomponenteista

Baselin yliopiston tutkijat ovat julkaisseet yksityiskohtaisia tutkimustuloksia, siitä miten molekyyliryppään elektronit vuorovaikuttavat keskenään ja miten niitä voidaan ohjata. Heidän löydöksensä tasoittavat tietä uusille lähestymistavoille kvanttikomponenttien ja elektronisten piirien kehittämiseen nanometritasolla.

Elektroniset komponentit pienenevät niin pieniksi, että kvantti-ilmiöillä, kuten tilojen superpositiolla, on keskeinen rooli. Tämän ilmiön ymmärtäminen on elintärkeää molekyylikomponenttien ja pienten piirien jatkokehitykselle nanometritasolla.

Parillisten elektronien käyttäytyminen molekyyleissä on jo hyvin ymmärretty. Mutta radikaaleille – molekyyleille, joiden ulkoisella elektronikuorella on pariton elektroni – ei kuitenkaan ollut olemassa teoreettisia malleja, jotka kuvaisivat molekyylien välistä vuorovaikutusta ja siihen liittyvää varauksen uudelleenjakautumista pienissä molekyyliryppäissä.

Nyt professori Ernst Meyerin johtama ryhmä on tehnyt kokeellisen ja teoreettisen tutkimuksen aiheesta.

”Havaitsimme, että naapurimolekyylien parittomat elektronit eivät olleet toisistaan ​​riippumattomia, vaan ne vaikuttivat toisiinsa”, selittää Meyerin julkaisun ensimmäinen kirjoittaja, tohtori Chao Li.

Kvanttimekaniikan lakien mukaan luonto suosii sekatilaa, jossa elektronit jakautuvat tasaisesti kaikissa molekyyleissä. Klusterien sisällä olevien varausten välinen hylkiminen on kuitenkin niin voimakasta, että yksi tai kaksi elektronia vapautuu substraattiin.

”Varaukset eivät siten enää sijaitse yksittäisessä molekyylissä, vaan niitä on useissa paikoissa samanaikaisesti – aivan kuten Schrödingerin kissa on samanaikaisesti elossa ja kuollut”, tiivistää työtä valvonut tohtori Rémy Pawlak.

Tutkijoita odotti toinenkin yllätys. Tietyillä jännitteillä ja kohdissa havaittiin ilmiö, joka tunnetaan negatiivisena differentiaalisena johtavuutena. Tällaisia ​​vaikutuksia, jotka ovat lähes mahdottomia kuvitella makromaailmassa, voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää kohdennetusti – esimerkiksi matkapuhelimissa tai kvanttitietokoneissa, kun tarvitaan jänniteohjattuja oskillaattoreita.

Ernst Meyer tiivistää löydökset: ”Olemme osoittaneet tässä, että emme ainoastaan ​​ymmärrä molekyyliklusterien monimutkaisia ​​vuorovaikutuksia, vaan voimme myös käyttää niitä kohdennetusti.

Se on tärkeä askel kohti uuden sukupolven elektronisten komponenttien kehittämistä molekyylitasolla.”

Aiheesta aiemmin:

Nanografeenit mahdollistavat monen spinin lomittumisen

Polaariset molekyylit ? uusi kvanttiteknologia

Muistissa laskentaa molekyylielektroniikalla