Команда ученых под руководством профессора Тобиаса Дж. Киппенберга сделали простое наблюдение кварцевых генераторов, которые повсеместно используются в электронных системах и, как известно, испытывают очень небольшие механические потери энергии при низких температурах.
Ученые установили, что если кристаллический материал наноразмерной толщины растягивается при высоком напряжении и сохраняет атомный порядок, то он может стать хорошим кандидатом на создание струн с долгоживущими акустическими колебаниями.
«Мы выбрали натянутые кремниевые пленки, потому что это признанная технология в электронной промышленности, где они используются для улучшения характеристик транзисторов. Таким образом, натянутые кремниевые пленки чрезвычайно малой толщины, около 10 нанометров, коммерчески доступны», — рассказал автор исследования, доктор Нильс Энгельсен.
По его словам, огромная проблема заключается в том, что наноструны должны обладать экстремальными соотношениями сторон. В исследовании ученых, наномеханические устройства имели толщину 12 нанометров и длину до 6 миллиметров. Если бы такая наноструна была построена вертикально, с диаметром основания, равным диаметру башни Бурдж-Халифа, ее конец превысил бы среднюю околоземную орбиту, на которой спутники GPS вращаются вокруг Земли.
«Эти структуры становятся хрупкими и восприимчивыми к крошечным колебаниям на последних этапах их микрообработки. Нам пришлось полностью пересмотреть наш производственный протокол, чтобы иметь возможность приостановить их работу без катастрофического краха», — объяснил исследователь Альберто Беккари.
Напряженные кремниевые наноструны особенно подходят для квантово-механических экспериментов, где их низкая скорость диссипации обеспечивает превосходную изоляцию от нарушений окружающей среды, позволяя формировать квантовые состояния высокой чистоты.
«Давняя задача фундаментальной физики состоит в том, чтобы изучить и расширить масштабы размеров и масс объектов, демонстрирующих квантово-механическое поведение, до того, как постоянно увеличивающиеся случайные “толчки” и колебания горячей и шумной среды заставят их вести себя в соответствии с законами. законы ньютоновской механики», — добавил Беккари.
По его словам, квантово-механические эффекты уже наблюдались с механическими резонаторами того же размера и массы при температурах, близких к абсолютному нулю.
«Кроме того, эти наноструны можно использовать в качестве прецизионных датчиков силы, поскольку они подвержены всевозможным взаимодействиям — например, мизерному радиационному давлению световых лучей, слабому взаимодействию с частицами темной материи и магнитным полям, создаваемым субатомными частицами». — подытожил Беккари.
Читать далее
Самое большое генеалогическое древо человечества показало историю нашего вида
Физики воссоздали способности Т-1000 из «Терминатора-2» в лаборатории
Ученые, возможно, нашли недостающее звено между одноклеточными и клетками человека