Karbon nanotüpler ve manyetik moleküller geleceğin nanoelektronik sistemlerin yapı taşları olarak düşünülmektedir. Onların elektriksel ve mekaniksel özellikleri önemli bir rol oynar. Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) araştırmacıları atomik seviyede yeni özellikleri ile bir kuantum mekaniksel sistemin elektriksel ve mekaniksel özelliklerinin kombine edildiği bir yol buldular. Bu çalışma, Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı.
Deneylerinde araştırmacılar yaklaşık 1mikrometre mesafeye dağılmış iki metal elektrot arasına monte edilmiş ve mekanik titreşim yapabilen bir karbon nanotüp kullandılar. Ardından, kendisine katılmış bir metal atomundan dolayı bir manyetik spine sahip bir organik moleküle bunu uyguladılar. Bu spin bir dış manyetik alana doğru yönelmiştir.
“Bu kurulumda, manyetik alana spin paralel veya antiparalel döndürüldüğünde tüpün titreşimlerinin doğrudan etkilendiği gördük.” açıklamasında bulundu KIT’de çalışma grubunun başkanı Mario Ruben. Spin değişirken ortaya çıkan geri tepme karbon nanotüpe aktarılır ve ikinci titreşim başlar. Titreşim tüpün atomik mesafelerini değiştirir ve bu sebeple, iletkenlikte hareketin bir ölçüsü olarak kullanılır.
Bir manyetik spin ve mekaniksel titreşim arasındaki güçlü etkileşim karbon nanotüpün hareket durumlarının belirlenmesiyle birbirinden ilginç uygulamalara yol açar. Bu güçlü etkileşme, bireysel moleküllerin kütlelerini belirlemek ve nanorejim içerisinde manyetik kuvvetleri ölçmek için önerilmiştir. Bir kuantum bilgisayarında bir kuantum biti olarak kullanılması mümkün olabilir.
Nature Nanotechnology dergisinin aynı sayısında yayımlanan ek bilgilere göre bu tür etkileşimler, makroskopik uygulamalarda nanoskopik etkilerin gelecekteki yeri açısından tünel etkileri ve kesikli (ayrık) enerjiler gibi kuantum dünyasında büyük önem taşımaktadır. Ayrıntıda nanoölçek üzerinde spin, titreşim ve rotasyonun kombinasyonu tümüyle yeni uygulamalara ve teknolojilere yol açabilir.
Duygu Tunçman
İstanbul Üniversitesi Fizik Bölümü
Kuark Bilim Topluluğu Fizik Çalışma Grubu
Kaynak: http://phys.org/news/2013-03-smallest-vibration-sensor-quantum-world.html