Четверо фізиків з Університету їм. Аалто (Фінляндія) склали опис електромеханічної системи, що підходить для спостереження макроскопічного квантового тунелювання

Останнім часом квантове поведінка наномеханических систем вивчається дуже активно. Наприклад, близько двох місяців тому ми розповідали про те, як осцилятори був успішно переведено в основне квантовий стан з допомогою лазера, а роком раніше аналогічний досвід виконала група американських вчених. Однією з основних проблем, з якими стикаються автори подібних експериментів, залишається охолодження зразків до наднизької температури.

Фінські дослідники спробували вирішити більш складну задачу — перейти від демонстрації основного квантового стану до туннелированию. В їх моделі розглядається затиснута з обох кінців планка або мембрана довжиною L, шириною W і товщиною H, розташована на відстані d від електрода, на який подається постійна напруга Vg. Виникаюча при цьому електростатична сила деформує — згинає — зразок.

Коли напруга досягає деякого критичного значення V, амплітуда вигину стає настільки великою, що зразок стосується електрода. При напрузі трохи більш низькому, ніж V, система потрапляє в метастабільний мінімум потенційної енергії, з якого вона може вийти («притянуться» до електрода) або шляхом тунелювання, або за рахунок теплового збудження. Це її становище і зацікавило фізиків.

Рис. 1. Схема досліджуваної системи і діаграма потенційної енергії з метастабільним мінімумом, з якого можна вийти за рахунок тунелювання (ГQ) або теплового збудження (ілюстрація з журналу Physical Review B).

Щоб зробити процес макроскопічного тунелювання ймовірним, температуру, природно, необхідно знижувати. Згідно з розрахунками, максимально допустиме значення буде найбільш високим (близько милликельвина) в системі з малими масою і щільністю і великими модулем Юнга і співвідношенням d/H.

Таке поєднання характеристик можуть забезпечити «підвішені» над електродом лист графену або одношарова вуглецева нанотрубка.

Хоча зазначена температура далека від рекордно низькою, досягнути її в експерименті все одно буде дуже важко.

Швидше за все, на практиці запропоновану схему реалізують лише через кілька років.

Рис. 2. Варіант системи з графенової мембраною (ілюстрація Peter Liljeroth).

Повна версія звіту опублікована в журналі Physical Review B.

Джерело(і):
1. Science NOW
2. compulenta.ru

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *