(PhysOrg.com) -- "I nanotubi di carbonio sono interessanti per la fisica fondamentale, e per potenziali applicazioni tecnologiche, " Nadya Mason racconta PhysOrg.com . "Però, generalmente siamo limitati nel modo in cui possiamo studiarli. Molte di queste limitazioni hanno a che fare con il controllo del tunneling, o il modo in cui gli elettroni si muovono dentro e fuori il nanotubo." Per superare questa limitazione, Muratore, uno scienziato dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, ha partecipato a un esperimento utilizzando una sonda tunnel superconduttiva in un nanotubo di carbonio per osservare le caratteristiche spettroscopiche.
Mason ha lavorato con Travis Dirks e Yung-Fu Chen all'Università dell'Illinois, così come Norman Birge alla Michigan State University, sviluppare una tecnica per mappare i cambiamenti nella conduttanza attraverso un punto quantico di nanotubi di carbonio. “Speriamo di vedere cosa sta succedendo all'interno, piuttosto che ciò che è influenzato dai contatti, Mason spiega. "Poi possiamo arrivare all'elettronica fondamentale dei punti quantici, che potrebbe essere una chiave per le future tecnologie quantistiche”. I risultati del lavoro del team possono essere visti in Lettere di fisica applicata :"Spettroscopia a tunnel superconduttore di un punto quantico di nanotubi di carbonio."
Ci sono tre elementi nella tecnica, secondo Massone. "Primo, c'è un punto quantico di nanotubi di carbonio, che può fungere da modello “particle-in-a-box” con stati energetici quantizzati. Prossimo, camminiamo verso l'interno. La sonda non invasiva ci permette di studiare l'elettronica bulk, e anche per testare separatamente l'effetto delle tensioni sulla lunghezza del tubo.
Il terzo elemento è che la sonda tunnel è un superconduttore. “Il superconduttore migliora le caratteristiche spettroscopiche. Ma mostra anche come questa tecnica sia molto flessibile, "dice Massone. “Possiamo provare diversi materiali, più sonde, o campi magnetici, Per esempio." Alcune delle caratteristiche spettroscopiche osservate con la sonda superconduttiva includono segnali di cotunneling e processi di diffusione insoliti.
Mason sottolinea che gli elementi di questa tecnica sono stati realizzati in precedenza. "Però, " lei continua, “Penso che siamo i primi a mettere insieme tutti gli elementi per lavorare come un unico sistema, aggiungendo un terzo terminale e una sonda superconduttiva”. Mason sottolinea inoltre che questa configurazione funziona con tecniche di fabbricazione standard. “Abbiamo usato la litografia, che è comune nell'industria, e facilmente scalabile.”
Per adesso, la maggior parte del lavoro si concentra sulle proprietà fondamentali dei nanotubi di carbonio. “Siamo interessati a vedere come funzionano questi punti quantici di nanotubi, e monitorare ciò che accade in loro. Abbiamo già visto alcune caratteristiche inaspettate, come un insolito scambio di energia. Usando la nostra sonda, è possibile vedere queste caratteristiche, ed esplorarli in modo più approfondito.”
Nel futuro, anche se, Mason vede il potenziale per le applicazioni tecnologiche. Questi tipi di punti quantici vengono presi in considerazione per i computer quantistici e persino per i transistor a singolo elettrone. Ci sono una serie di potenziali applicazioni per questo lavoro, forse un decennio o giù di lì lungo la strada. E il primo passo è guardare nel tubo. Vogliamo capire questo sistema in modo che possa essere utilizzato in future tecnologie avanzate. La nostra sonda a tunnel superconduttore ci aiuterà a fare proprio questo”.
Maggiori informazioni: Dirks, et. al., “Spettroscopia a tunnel superconduttore di un punto quantico di nanotubi di carbonio, "Lettere di fisica applicata (2009). Disponibile online:http://link.aip.org/link/?APPLAB/95/192103/1 .
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