Elektromekanik opererer også på nanoskala

Hvad begrænser opførselen af ​​et kulstofnanorør? Dette er et spørgsmål, som mange forskere forsøger at besvare. Fysikere ved Göteborgs Universitet, Sverige, har nu vist, at elektromekaniske principper også er gyldige på nanometerskalaen. På denne måde kulstofnanorørs unikke egenskaber kan kombineres med klassisk fysik – og det kan vise sig nyttigt i fremtidens kvantecomputere.

"Vi har studeret kulstof nanorør teoretisk, for at se, hvordan de opfører sig, når de stimuleres til at opføre sig i henhold til lovene kvantemekanik. Resultaterne giver en helt ny platform for forskere at stå på", siger Gustav Sonne fra Institut for Fysik ved Göteborgs Universitet.

Hver dag bruger vi en række forskellige mikroelektromekaniske komponenter til forskellige former for detektion, at afgøre, om en bestemt proces har fundet sted, eller om et bestemt stof er til stede. Disse kan ikke detekteres uden instrumenter. Et eksempel er detektering af hurtige accelerationer, der bruges til at aktivere airbaggen i en bil under en ulykke. Fælles for alle disse komponenter er, at de kombinerer mekaniske og elektroniske egenskaber for at reagere på ydre stimuli.

Gustav Sonne har taget forskningen ned til en helt ny dimension – fra mikrometerskalaen til nanometerskalaen – og han har studeret de yngre brødre af disse komponenter:nanoelektromekaniske systemer. Undersøgelserne er baseret på bittesmå nanorør suspenderet mellem to elektriske kontakter. Han har efterfølgende beregnet, hvordan små vibrationer i de ophængte rør kan kobles til en strøm, der føres igennem dem.

"Vores forskning har hovedsageligt fokuseret på, hvordan disse systemer, som består af en lille, superlet mekanisk oscillator (det ophængte nanorør), kan beskrives i kvantemekaniske termer, og hvilke effekter det har på de målinger vi kan foretage. Vi har været i stand til at demonstrere en række nye mekanismer til elektromekanisk kobling, som burde være mulige at observere eksperimentelt. Det her, på tur, kan føre til ekstremt eksotiske fysiske fænomener i disse strukturer, fænomener, der kan være af interesse for forskning i kvantecomputere, og andre områder."

Interessen for nanorør er baseret på deres fremragende egenskaber:de er blandt de stærkeste kendte materialer, vejer næsten ingenting, og har ekstrem høj ledningsevne for både elektriske strømme og varme. Carbon nanorør kan bruges til at fremstille kompositmaterialer, der er flere størrelsesordener stærkere end de nuværende materialer.