Cosa limita il comportamento di un nanotubo di carbonio? Questa è una domanda a cui molti scienziati stanno cercando di rispondere. Fisici dell'Università di Göteborg, Svezia, hanno ora dimostrato che i principi elettromeccanici sono validi anche su scala nanometrica. In questo modo, le proprietà uniche dei nanotubi di carbonio possono essere combinate con la fisica classica, e questo potrebbe rivelarsi utile nei computer quantistici del futuro.

"Abbiamo studiato teoricamente i nanotubi di carbonio, per vedere come si comportano quando sono stimolati a comportarsi secondo le leggi della meccanica quantistica. I risultati forniscono una piattaforma completamente nuova su cui gli scienziati possono stare in piedi", dice Gustav Sonne del Dipartimento di Fisica dell'Università di Göteborg.

Ogni giorno utilizziamo una serie di diversi componenti microelettromeccanici per varie forme di rilevamento, per determinare se è avvenuto un determinato processo o se è presente una determinata sostanza. Questi non possono essere rilevati senza strumenti. Un esempio è il rilevamento di accelerazioni rapide che viene utilizzato per attivare l'airbag in un'auto durante un incidente. Ciò che tutti questi componenti hanno in comune è che combinano proprietà meccaniche ed elettroniche per reagire agli stimoli esterni.

Gustav Sonne ha portato la ricerca in una dimensione completamente nuova – dalla scala micrometrica alla scala nanometrica – e ha studiato i fratelli minori di questi componenti:i sistemi nanoelettromeccanici. Gli studi si sono basati su minuscoli nanotubi sospesi tra due contatti elettrici. Successivamente ha calcolato come le piccole vibrazioni nei tubi sospesi possono essere accoppiate a una corrente che viene condotta attraverso di essi.

"La nostra ricerca si è concentrata principalmente su come questi sistemi, che consistono in un minuscolo oscillatore meccanico superleggero (il nanotubo sospeso), può essere descritto in termini di meccanica quantistica, e quali effetti questo ha sulle misurazioni che possiamo effettuare. Siamo stati in grado di dimostrare una serie di nuovi meccanismi per l'accoppiamento elettromeccanico che dovrebbero essere osservabili sperimentalmente. Questo, a sua volta, può portare a fenomeni fisici estremamente esotici in queste strutture, fenomeni che possono essere di interesse per la ricerca sui computer quantistici, e altri campi".

L'interesse per i nanotubi si basa sulle loro eccezionali proprietà:sono tra i materiali più resistenti conosciuti, pesare quasi nulla, e hanno una conduttività estremamente elevata sia per le correnti elettriche che per il calore. I nanotubi di carbonio possono essere utilizzati per produrre materiali compositi che sono diversi ordini di grandezza più resistenti dei materiali attualmente disponibili.