Una tecnica per stabilizzare la densità del vapore di metalli alcalini utilizzando nanoparticelle d'oro, quindi è possibile accedere agli elettroni per applicazioni tra cui l'informatica quantistica, raffreddamento dell'atomo e misurazioni di precisione, è stato brevettato da scienziati dell'Università di Bath.

vapori di metalli alcalini, compreso il litio, sodio, potassio, rubidio e cesio, consentire agli scienziati di accedere a singoli elettroni, a causa della presenza di un singolo elettrone nel "guscio" esterno dei metalli alcalini.

Questo ha un grande potenziale per una vasta gamma di applicazioni, comprese le operazioni logiche, archiviazione e rilevamento nell'informatica quantistica, così come nelle misurazioni del tempo ultraprecise con orologi atomici, o nella diagnostica medica inclusi cardiogrammi ed encefalogrammi.

Però, un serio ostacolo tecnico è stato il controllo affidabile della pressione del vapore all'interno di uno spazio chiuso, per esempio il tubo di una fibra ottica. È necessario impedire al vapore di attaccarsi ai lati per mantenere le sue proprietà quantistiche, ma i metodi esistenti per farlo, compresi i contenitori a vapore a riscaldamento diretto sono lenti, costoso, e poco pratico su larga scala.

Scienziati dell'Università di Bath, lavorando con un collega dell'Accademia bulgara delle scienze, hanno ideato un metodo ingegnoso per controllare il vapore rivestendo l'interno dei contenitori con particelle d'oro nanoscopiche 300, 000 volte più piccolo di una capocchia di spillo.

Quando illuminate con luce laser verde, le nanoparticelle assorbono rapidamente e convertono la luce in calore, riscaldando il vapore e facendolo disperdere nel contenitore più di 1, 000 volte più veloce rispetto ad altri metodi. Il processo è altamente riproducibile e, Inoltre, è stato scoperto che il nuovo rivestimento di nanoparticelle preserva gli stati quantistici degli atomi di metalli alcalini che rimbalzano da esso.

Lo studio è pubblicato su Comunicazioni sulla natura .

Professor Ventsislav Valev, del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bath ha guidato la ricerca. Ha detto:"Siamo molto entusiasti di questa scoperta perché ha così tante applicazioni nelle tecnologie attuali e future! Sarebbe utile nel raffreddamento atomico, negli orologi atomici, nella magnetometria e nella spettroscopia ad altissima risoluzione."

"Il nostro rivestimento consente un controllo esterno veloce e riproducibile della densità del vapore e della relativa profondità ottica, cruciale per l'ottica quantistica in queste geometrie confinate".

Assoc. Prof Dimitar Slavov, dell'Istituto di elettronica dell'Accademia delle scienze bulgara, ha aggiunto "In questa prova di principio, è stato dimostrato che l'illuminazione del nostro rivestimento supera notevolmente i metodi convenzionali ed è compatibile con i rivestimenti polimerici standard utilizzati per preservare gli stati quantistici di singoli atomi e insiemi coerenti".

Dott.ssa Kristina Rusimova, un premio borsista presso il Dipartimento di Fisica, ha aggiunto:"Ulteriori miglioramenti del nostro rivestimento sono possibili regolando la dimensione delle particelle, composizione del materiale e ambiente polimerico. Il rivestimento può trovare applicazioni in vari contenitori, comprese le celle ottiche, trappole magneto-ottiche, micro cellule, capillari e fibre ottiche a nucleo cavo."