(PhysOrg.com) -- "Koolstofnanobuizen zijn opwindend voor fundamentele fysica, en voor potentiële technologische toepassingen, " vertelt Nadya Mason PhysOrg.com . "Echter, we zijn over het algemeen beperkt in de manier waarop we ze kunnen bestuderen. Veel van deze beperkingen hebben te maken met het beheersen van tunneling, of de manier waarop elektronen op en van de nanobuis bewegen." Om deze beperking te overwinnen, Metselaar, een wetenschapper aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, nam deel aan een experiment met behulp van een supergeleidende tunnelsonde in een koolstofnanobuis om spectroscopische kenmerken te observeren.

Mason werkte samen met Travis Dirks en Yung-fu Chen aan de Universiteit van Illinois, evenals Norman Birge aan de Michigan State University, om een ​​techniek te ontwikkelen om veranderingen in geleiding in kaart te brengen door middel van een koolstof nanobuis quantum dot. “We hopen te zien wat er in het binnenland gebeurt, in plaats van wat wordt beïnvloed door de contacten, ’ legt Mason uit. “Dan kunnen we bij de fundamentele elektronica van kwantumstippen komen, wat een sleutel kan zijn voor toekomstige kwantumtechnologieën.” De resultaten van het werk van het team zijn te zien in Technische Natuurkunde Brieven :"Supergeleidende tunnelspectroscopie van een quantum dot van koolstofnanobuisjes."

Er zijn drie elementen in de techniek, volgens Mason. "Eerst, er is een koolstof nanobuis quantum dot, die kan fungeren als een model "particle-in-a-box" met gekwantiseerde energietoestanden. Volgende, we tunnelen naar het binnenland. De niet-invasieve sonde stelt ons in staat om de bulkelektronica te bestuderen, en ook om het effect van spanningen over de lengte van de buis apart te testen.”

Het derde element is dat de tunneling-sonde een supergeleider is. “De supergeleider verbetert de spectroscopische eigenschappen. Maar het laat ook zien hoe deze techniek zeer flexibel is, ', zegt Mason. “We kunnen verschillende materialen proberen, meerdere sondes, of magnetische velden, bijvoorbeeld." Enkele van de spectroscopische kenmerken die met de supergeleidende sonde zijn waargenomen, omvatten signalen van co-tunneling en ongebruikelijke verstrooiingsprocessen.

Mason wijst erop dat elementen van deze techniek al eerder zijn bereikt. "Echter, ’ vervolgt ze, “Ik denk dat we de eersten zijn die alle elementen samen hebben gebracht om als één systeem te werken, door een derde terminal en een supergeleidende sonde toe te voegen.” Mason wijst er ook op dat deze opstelling werkt met standaard fabricagetechnieken. “We gebruikten lithografie, wat gebruikelijk is in de industrie, en eenvoudig schaalbaar.”

Voor nu, het meeste werk is gericht op fundamentele eigenschappen van koolstofnanobuisjes. "We zijn geïnteresseerd om te zien hoe deze kwantumstippen van nanobuisjes werken, en volgen wat er in hen gebeurt. We hebben al enkele onverwachte functies gezien, zoals een ongebruikelijke energie-uitwisseling. Met behulp van onze sonde, het is mogelijk om deze kenmerken te zien, en ze dieper te onderzoeken.”

In de toekomst, Hoewel, Mason ziet mogelijkheden voor technologische toepassingen. Dit soort kwantumdots wordt overwogen voor kwantumcomputers en zelfs voor enkelvoudige elektronentransistors. Er zijn een aantal mogelijke toepassingen voor dit werk, misschien een decennium of zo verder. En de eerste stap is in de buis kijken. We willen dit systeem begrijpen, zodat het in toekomstige geavanceerde technologieën kan worden gebruikt. Onze supergeleidende tunnelsonde zal ons daarbij helpen.”

Meer informatie: Dirk, et. al., "Supergeleidende tunnelspectroscopie van een koolstofnanobuisje quantum dot, Toegepaste Natuurkunde Letters (2009). Online beschikbaar:http://link.aip.org/link/?APPLAB/95/192103/1 .

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.