ბრაუნისა და მიჩიგანის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა მეცნიერებაში დიდი ხნის ნანატრი შედეგი მიიღო. მათ შეძლეს მატერიის ისეთი მდგომარეობის შექმნა და სტაბილიზაცია, რომელიც აქამდე მხოლოდ თეორიულ გამოთვლებსა და მათემატიკურ მოდელებში არსებობდა.

რა შეიცვალა კრისტალურ სტრუქტურებში?

კვლევა, რომელიც ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა, ფოკუსირებულია მეტალების კრისტალურ გარდაქმნებზე. ბუნებაში ლითონები ხშირად იღებენ ორ ძირითად ფორმას: სახე-ცენტრირებულ კუბურ (FCC) და ტან-ცენტრირებულ კუბურ (BCC) სტრუქტურებს. მეცნიერებმა დიდი ხანია იციან, რომ გარკვეულ პირობებში ლითონები ამ ფორმებს შორის გარდაიქმნებიან, თუმცა ამ პროცესის შუალედური ეტაპის დაფიქსირება უკიდურესად რთული იყო.

ნიშიამა-ვასერმანის თეორიული მოდელის მიხედვით, ამ ტრანსფორმაციის დროს წარმოიქმნება ხანმოკლე, არასტაბილური შუალედური სტრუქტურები. სწორედ ეს მდგომარეობები მოახერხეს მკვლევრებმა ვერცხლის ნანონაწილაკების სპეციალური კონფიგურაციით სტაბილურ ფორმაში მოეყვანათ.

LEGO-ს პრინციპი ნანომასშტაბში

პროექტის ერთ-ერთმა ავტორმა, პროფესორმა ოუ ჩენმა, ამ პროცესს ბავშვების მიერ LEGO-ს კუბიკებით თამაშს შეადარა. მეცნიერებმა შექმნეს „მიკონებად“ წოდებული 14-წახნაგოვანი ვერცხლის ნანონაწილაკები, რომლებიც ფორმით სფეროსა და კუბს შორისაა.

ნაწილაკები დაიფარა მოლეკულური ჯაჭვებით, რომლებიც წებოვანი კავშირების როლს ასრულებდნენ. ამან მკვლევრებს საშუალება მისცა, ნაწილაკები „სუპერბადეებად“ დაელაგებინათ და ის გარდამავალი სტრუქტურები შეენარჩუნებინათ, რომლებიც აქამდე მიუწვდომელი იყო.

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი კვანტური ტექნოლოგიებისთვის?

ახლად შექმნილმა ვერცხლის სუპერბადეებმა უჩვეულო ოპტიკური თვისებები გამოავლინა. კერძოდ, დაფიქსირდა სინათლე-მატერიის ურთიერთქმედება, სადაც ელექტრონები სინათლის ტალღებთან სინქრონულად მოძრაობენ და კვანტურ ჩახლართულობას აღწევენ.

ყველაზე შთამბეჭდავი კი ის ფაქტია, რომ ეს პროცესი ოთახის ტემპერატურაზე ხდება. ჩვეულებრივ, კვანტური ოპტიკური ეფექტები მხოლოდ ექსტრემალურად დაბალ ტემპერატურებზე ფიქსირდება. ეს აღმოჩენა ქმნის საფუძველს ახალი ტიპის კვანტური კომპიუტერებისა და სენსორული ტექნოლოგიების განვითარებისთვის.