Een groep Amerikaanse wetenschappers heeft een miniatuurlaboratorium gecreëerd dat niet groter is dan enkele micrometers. De fundamentele wetten van de kwantumfysica kunnen worden bestudeerd met behulp van een zogenaamde topologische kwantumsimulator. Wat is er bijzonder: De nieuwe simulator werkt op kamertemperatuur, wat het onderzoek naar kwantumeffecten enorm vereenvoudigt.
“De fotonische topologische isolator die we hebben gemaakt is uniek. Hij werkt bij kamertemperatuur. Dit is een grote vooruitgang”, zegt onderzoeksleider Wei Bao van het Rensselaer Polytechnic Institute in New York apparaten die het materiaal koelen.” “In een vacuüm.” “Veel onderzoekslaboratoria hebben geen toegang tot dergelijke apparatuur. “Ons apparaat zou ervoor kunnen zorgen dat meer mensen dit soort fundamenteel natuurkundig onderzoek in het laboratorium kunnen uitvoeren.”
Nieuwe structuur gemaakt van halfgeleiderlagen
Om hun kleine kwantummachine te maken, gebruikten de onderzoekers dezelfde technieken die in de halfgeleiderindustrie worden gebruikt om chips te maken. Ze creëerden atomair dunne lagen halfgeleiderkristallen en etsten er een polymeerpatroon op. Door verschillende materialen op elkaar te leggen ontstond een nanostructuur die slechts 2 micrometer dik en 100 micrometer lang was.
Wanneer deze structuur wordt bestraald met laserlicht, verschijnt er een lichtgevend driehoekig patroon op de ingebedde grensvlakken. Dit patroon is het resultaat van de speciale topologische eigenschappen van het materiaal, waardoor het licht op de gewenste manier wordt gericht en tegelijkertijd wordt voorkomen dat het zich in het materiaal zelf verspreidt. “Het is ook een veelbelovende stap in de ontwikkeling van laserapparaten die minder energie nodig hebben om te werken, omdat de drempel van ons apparaat op kamertemperatuur – de hoeveelheid energie die nodig is om het te laten werken – zeven keer lager is dan eerder ontwikkelde apparaten op lage temperatuur. ‘ vervolgde Bao.
De onderzoekers hopen nu met hun ontwikkeling een waardevolle bijdrage te kunnen leveren aan het quantumonderzoek. “De mogelijkheid om kwantumfenomenen bij kamertemperatuur te bestuderen is een opwindend vooruitzicht”, zegt Shekhar Garde, decaan van de School of Engineering van RPI. […] Het innovatieve werk van professor Bao laat zien hoe materiaalontwerp ons kan helpen enkele van de grootste vragen van de wetenschap te beantwoorden.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Natuur nanotechnologie gepubliceerd.
Bron afbeelding: Rensselaer Polytechnisch Instituut
Ik vind hem leuk:
ik vind hem leuk Bezig met laden…
