Mária
-7 °C
3 °C

Szuperérzékeny a nanoinga

2005.09.14. 15:07
Német és francia kutatók elkészítették a világ legkisebb torziós ingáját, melynek rugalmas tartószála egyetlen szén nanocsőből áll: a szerkezet jelen formájában is eddig elképzelhetetlen érzékenységű megfigyeléseket tesz lehetővé és várhatóan előkelő helyet foglal majd el a szuperminiatürizált nanocsöves építőelemek sorában.

A stuttgarti Max Planck Intézet és a montpelier-i egyetem kutatói, J. C. a Science című amerikai tudományos folyóirat szeptember 2-i számában mutatták be kis szerkezetüket, s a cikket Igor Ivanov orosz fizikus kommentálta az elementy.ru honlapon.

Korunk miniatürizálási szándékainak megvalósításához a makrovilágban megszokott építőelemek kicsiny másaira van szükség. A legígéretesebb alapépítőelem a szén nanocső, ami mindössze egy atomnyi falvastagságú, néhány száz atom átmérőjű, cső alakú szénmolekula.

Nanocsőből készítettek már vezetőt, tranzisztort, mérleget és hőmérőt. A most bemutatott torziós inga egy hiányzó lácszem, a makroszkópikus áramkörök rezgő kvarckristályainak megfelelője, amit eddig nemhogy nanoáramkörökbe, de mikroáramkörökbe sem sikerült integrálni.

A hagyományos torziós inga vékony szálra felfüggesztett test. Egészen kis forgató erő hatására észrevehetően elfordul, és ha elengedjük, elkezd oda-vissza lengeni. Segítségével a fizikusok rendkívül gyenge kölcsönhatásokat is észlelni tudtak, torziós inga segítségével tanulmányozták például a két test között fellépő gravitációs vonzást. A torziós inga pontosságát a felfüggesztő szál határozza meg. A szálnak nagyon vékonynak és teljesen rugalmasnak kell lenni, s a természet által alkotott nanocső ilyen.

A tudományos publikációban bemutatott szerkezetről elektronmikroszkóppal készítettek fényképet. Eszerint néhány mikron méretű fémdarabot erősítettek egy körülbelül egy nanométer átmérőjű nanocsőre, amely külső erő hatására nagy szögben rugalmasan el tud fordulni, s eközben a nanocső 180 fokos félfordulat esetén sem törik el.

A szerkezetnek számtalan gyakorlati alkalmazása lehet, például szuperérzékeny mechanikai műszerek, szuperminiatűr tükrök készíthetők vele. A szerzők kiemelik, hogy a rendszer tisztán tudományos szempontból is érdekes: a kísérlettel meg lehet állapítani a nanocső molekula kiralitását, azaz meg lehet tudni, hogy a nanocsövet alkotó spirál melyik irányba tekeredik. Mivel a nanocső nagyon engedékeny, lágy rugó, a ráfüggesztett test a legkisebb erőhatásra is elmozdul, s ez közönséges mikroszkóppal is látható. Szobahőmérsékleten például a hőingadozások 3 fokos elfordulásokat okoznak. Még a felfüggesztett test kvantumrezgéseit is meg lehet figyelni, bár ehhez bonyolultabb felszerelés kell, mert a kvantumrezgések csupán egy szögmásodperces elfordulást okoznak.