Sort-hul lignende effekt i nanorør og muligheden for nyt stof angiver

(PhysOrg.com) - “For første gang, studieretninger, der vedrører både kolde atomer og nanoskalaen, har krydset hinanden, ”Fortæller Lene Vestergaard Hau PhysOrg.com . ”Selvom begge har været aktive forskningsområder, kolde atomer er ikke blevet bragt sammen med nanoskala strukturer på det enkelte nanometer niveau. Dette er et helt nyt system. ”

Hau er Mallinckrodt -professor i fysik og anvendt fysik ved Harvard University. Sammen med kollegaen J.A. Golovchenko, og kandidatstuderende Anne Goodsell og Trygve Ristroph, der er i hendes laboratorium på Harvard, Hau var i stand til at oprette et eksperiment, der giver mulighed for observation af indfangning og feltionisering af kolde atomer. Deres arbejde kan findes i Fysiske revisionsbreve: "Feltionisering af kolde atomer nær væggen i et enkelt carbon -nanorør."

”Det, vi observerede, har en række interessante fundamentale og praktiske konsekvenser, ”Siger Hau. "Vi sammenligner endda effekterne med virkningerne af et sort hul." Hun er hurtig til at påpege, selvom, at atomskalaens sorte huleffekt ikke er tyngdekraft. "Det er en effekt skabt af et elektrisk felt, der skaber et entydigt træk på et atom og i sidste ende river det fra hinanden. Disse dynamikker har ligheder med, hvad der sker i et sort hul. ”

For at skabe effekten, Hau og hendes team dyrkede et enkelt-walled carbon nanorør i deres laboratorium. Nanorøret var langt - 10 mikron - og frit suspenderet. Nanorøret blev også ladet op til 300 volt, en yderst usædvanlig situation for et nanorør. Kolde atomer blev derefter indført i vakuumkammeret, der holdt nanorøret. ”Vi lancerede en kold atomsky mod nanorøret, og på grund af dens afgift, atomer blev suget ind og fanget, ”Forklarer Hau.

Når det er fanget, et atom begynder på en spiralbane, kredser mere og hurtigere, indtil det er flået meget tæt på nanorøret. Elektronen suges ind, og en positiv ion skydes af ved en høj energi. Denne ion detekteres, når den skubbes ud af nanorøret.

"Når elektronen trækkes ind, det gennemgår en tunneleringsproces, ”Forklarer Hau. ”Det skal gå gennem områder, der er klassisk forbudt. Processen er kvantemekanisk. Vi kan observere interaktionen mellem atom og nanorør, når elektronen forsøger at tunnelere, og dette giver os en chance for at kigge på nogle af de interessante dynamikker, der sker på nanoskalaen. ”

En anden mulighed er, at denne kombination af kolde atomer med nanoskala strukturer kan føre til nye tilstande. "Da vi nu ved, hvordan man suger atomer i kredsløb ved så høje centrifugeringshastigheder, det kan føre til en ny tilstand af kold-atomært stof, der kan være super interessant at studere, ”Pointerer Hau.

Praktisk talt, dette nye system har også potentiale. ”Vi kunne lave meget følsomme detektorer, ”Siger Hau. "Ting som 'atom -sniffere', der registrerer sporgasser, kan være en applikation til dette arbejde. Derudover muligheden for enkelt nanometer præcision betyder superhøj rumlig opløsning. Dette system kan bruges i interferometre - interferometre bygget på en enkelt chip og baseret på kolde atomer, som ville have betydning for navigation, for eksempel."

For nu, selvom, Hau og hendes gruppe fokuserer på at forfine deres teknik. ”Vi ønsker at forfølge både det grundlæggende aspekt ved oprettelsen af ​​nye koldstofstater, og udvikling af følsomme detektorer. Det er noget helt nyt, og det har potentiale til at blive udviklet til praktiske applikationer. ”

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omfordelt helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.