خنک‌کردن چند نانوذره تا نزدیک صفر مطلق انجام شد

محققان سوئیسی در ETH روشی برای خنک کردن چندین نانوذره به‌طور همزمان تا دمای تنها چند هزارم درجه بالاتر از صفر مطلق ارائه کردند.

کد خبر: ۱۰۴۶۲۷۵

چهارشنبه - ۰۹ آذر ۱۴۰۱ / November 30, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان سوئیسی در ETH روشی برای خنک کردن چندین نانوذره به‌طور همزمان تا دمای تنها چند هزارم درجه بالاتر از صفر مطلق ارائه کردند. از این روش جدید می‌توان برای مطالعه اثرات کوانتومی چندین نانوذره و ساخت حسگر‌های بسیار حساس استفاده کرد.

در چهل سال گذشته، فیزیکدانان یاد گرفته‌اند که اجسام بزرگ را تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد کنند. در حالی که می‌توان اتم‌ها را تنها با نور لیزر خنک کرد، تا به حال، نانوذرات نیاز به بار الکتریکی داشتند و برای خنک‌سازی بهینه باید با استفاده از میدان‌های الکتریکی دستکاری می‌شدند.

تیمی از محققان ETH به رهبری پروفسور لوکاس نووتنی در دپارتمان فناوری اطلاعات و مهندسی برق اکنون روشی را برای به دام انداختن و خنک کردن چندین نانوذره مستقل از بار الکتریکی آن‌ها تا چند میلی‌کلوین توسعه داده است. این موضوع امکان‌های مختلفی را برای مطالعه پدیده‌های کوانتومی چنین ذرات یا ساخت حسگر‌های بسیار حساس باز می‌کند.

جایدف ویجایان، نویسنده اصلی مقاله‌ای که اخیراً در مجله علمی Nature Nanotechnology منتشر شده است، می‌گوید: «در این گروه تحقیقاتی، خنک‌سازی نانوذرات منفرد باردار الکتریکی را در ده سال گذشته کامل کرده‌ایم. با این روش جدید، که برای اجسام خنثی الکتریکی نیز کار می‌کند، اکنون می‌توانیم چندین ذره را به‌طور همزمان برای اولین بار به دام بیندازیم، که چشم‌انداز‌های کاملا جدیدی را برای تحقیق باز می‌کند.»

محققان یک کره شیشه‌ای کوچک با اندازه کمتر از ۲۰۰ نانومتر را با استفاده از یک پرتو لیزر متمرکز، که به‌عنوان انبرک نوری نیز شناخته می‌شود، در خلاء به دام انداختند. در داخل انبرک نوری، کره به دلیل انرژی حرکتی آن به سمت جلو و عقب نوسان می‌کند. هر چه دمای ذره بیشتر باشد، انرژی حرکتی آن و در نتیجه دامنه نوسان بالاتر است. با استفاده از یک آشکارساز نور، که نور لیزر پراکنده شده توسط کره را می‌گیرد، می‌توان میزان شدت را مشخص کرد و این که ذره در کدام جهت کره در یک لحظه معین در داخل انبرک نوری در حال نوسان است، مشخص می‌شود.

محققان سپس از این اطلاعات برای کاهش سرعت نانوذره و در نتیجه خنک کردن آن استفاده می‌کند.