Kas riboja anglies nanovamzdelio elgesį? Tai klausimas, į kurį bando atsakyti daugybė mokslininkų visame pasaulyje. Gotenburgo universiteto (Švedija) fizikams pavyko parodyti, jog elektromechaniniai principai galioja praktiškai iki pat nanomastelinio pasaulio ribų.
Taigi unikalias anglies nanovamzdelių savybes galima sujungti su klasikinės fizikos dėsniais – toks derinys gali praversti konstruojant ateities kvantinius kompiuterius.
„Mes anglies nanovamzdelius tyrinėjome teoriškai, bandydami išsiaiškinti, kaip šie dariniai elgiasi, kuomet jie yra verčiami elgtis pagal kvantinės mechanikos dėsnius, – pasakoja Gotenburgo universiteto fizikas Gustavas Sonas (Gustav Sonne). – Gauti rezultatai suteikia visiškai naują mokslinį pagrindą“.
Kiekvieną dieną mes pasinaudojame daugybę įvairių mikroelektromechaninių aptikimo būdų, kad išsiaiškintume, ar vyksta tam tikras procesas arba ar turime tam tikrą medžiagą. Viso to negalime atlikti be atitinkamų instrumentų. Vienas iš pavyzdžių yra staigus pagreitėjimas, naudojamas oro pagalvei išskleisti automobilio avarijos metu. Visos šios sudedamosios dalys pasižymi vienu bendru dalyku: suderintomis mechaninėmis ir elektroninėmis savybėmis, kurios reikalingos atsakui į išorinius dirgiklius užtikrinti.
G. Sonas tyrimus atliko palipėjęs keliais laipteliais žemyn – iš mikrometrinės į nanometrinę skalę. Be to, tyrėjas ėmėsi jaunesnių aptartų sudedamųjų dalių giminaičių: nanoelektromechaninių sistemų. Tyrimai buvo paremti mažyčiais nanovamzdeliais, patalpintais tarp dviejų elektrinių kontaktų. Vėliau mokslininkas apskaičiavo, kokio mažumo patalpintųjų nanovamzdelių virpesiai gali būti susieti su jais tekančia srove.
Paveikslėlyje: tarp dviejų elektrinių kontaktų patalpintą anglies nanovamzdelį galima priversti vibruoti lyg gitaros stygą. G. Sonas tyrinėjo, kaip šie virpesiai paveikia sistemos savybes, jeigu mechaniniam vamzdelio judėjimui su per jį tekančia elektros srove susieti naudojamas magnetinis laukas (H).
„Mūsų tyrimas daugiausia rėmėsi bandymu išsiaiškinti, kaip šios sistemos, sudarytos iš mažyčio, itin lengvo mechaninio osciliatoriaus (patalpintojo nanovamzdelio), gali būti aprašytos kvantinės mechanikos dėsniais, bei kokią įtaką tai turi mūsų atliekamiems matavimams, – teigia mokslininkas. – Mums pavyko atskleisti kelis naujus elektromechaninio ryšio mechanizmus, kuriuos turėtų būti galima pamatyti eksperimentiškai. Tai savo ruožtu gali privesti prie ypač egzotinių fizikinių reiškinių šiose struktūrose. Reiškinių, kurie gali būti naudingi konstruojant kvantinius kompiuterius arba pritaikyti kitose srityse“.
Susidomėjimas nanovamzdeliais yra paremtas nepaprastomis šių darinių savybėmis: jie yra vieni iš tvirčiausių žinomų medžiagų, sveria itin mažai bei pasižymi nepaprastai dideliu tiek elektriniu, tiek šiluminiu laidumu. Anglies nanovamzdeliai gali būti panaudoti gaminant kompozitines medžiagas, kurios savo tvirtumu keliolika kartų lenkia dabartines medžiagas.
