Καλώδια από… διαμάντι

Φυσικοί από το πανεπιστήμιο του Οχάιο, πέτυχαν τη μετάδοση πληροφορίας μέσω καλωδίων που αποτελούνται από τεχνητό διαμάντι.

Στο πείραμα η πληροφορία δε μεταδόθηκε με το συνήθη τρόπο της διάδοσης ηλεκτρονίων κατά μήκος του καλωδίου. Αντίθετα τα ηλεκτρόνια του υλικού παρέμειναν στις θέσεις τους μεταδίδοντας την κατάσταση του σπιν τους στα διπλανά σωματίδια, λίγο πολύ όπως το κύμα που δημιουργούν οι οπαδοί ενός ποδοσφαιρικού αγώνα. Το σπιν είναι μία από τις κβαντικές ιδιότητες των σωματιδίων, και μπορεί να πάρει τις ξεχωριστές τιμές πάνω και κάτω κατ’ αναλογία με τα 0 και 1 των ψηφιακών κυκλωμάτων.

Ο νέος τομέας της σπιντρονικής έχει τη δυνατότητα να οδηγήσει σε ισχυρότερους και ταχύτερους  υπολογιστές, με ταυτόχρονη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Οι ερευνητές διαπίστωσαν μάλιστα πως το διαμάντι είναι ένα υλικό που συμπεριφέρεται καλύτερα από τα περισσότερα μέταλλα που έχουν δοκιμαστεί μέχρι σήμερα: είναι σκληρό, διάφανο, μονωτής σε ηλεκτρισμό και θερμότητα και ανθεκτικό για κάθε είδους διάβρωση. Μοναδικό εμπόδιο στην εμπορική χρήση του διαμαντιού είναι το κόστος, καθώς για την παραγωγή ενός καλωδίου τεχνητού διαμαντιού με μήκος μόλις 4 μm (1 μικρόμετρο είναι ίσο με 10^{-4 cm) χρειάστηκαν περίπου 75 ευρώ.} 

Για το συγκεκριμένο πείραμα, οι επιστήμονες χρειάστηκε να διαποτίσουν τον κρύσταλλο του διαμαντιού με άτομα αζώτου προκειμένου να δημιουργήσουν ελεύθερα ηλεκτρόνια που θα μπορούσαν να μεταδώσουν την κατάσταση του σπιν τους, με αναλογία ένα άτομο αζώτου για κάθε τρία εκατομμύρια άτομα άνθρακα (το διαμάντι είναι ένωση ατόμων άνθρακα σε διάταξη κρυστάλλου).

Στη συνέχεια οι ερευνητές παρατήρησαν τη κατάσταση του σπιν στα ηλεκτρόνια του καλωδίου στη μικρότερη κλίμακα που έχει επιτευχθεί ποτέ, κάτι που έγινε εφικτό με τη συγκέντρωση του μαγνητικού πεδίου του μικροσκοπίου σε παλμούς των 15 nm. Μία από τις εκπλήξεις της έρευνας ήταν το γεγονός πως μετρήθηκε πως τα ηλεκτρόνια στο τέλος του καλωδίου διατηρούσαν τη κατάσταση σπιν που μετέδιδαν για το διπλάσιο χρόνο από ότι τα σωματίδια στο μέσο.

«Είναι ένα πραγματικά τεράστιο φαινόμενο, που δεν περιμέναμε» εξήγησε ο Κρις Χάμελ, ερευνητής του πανεπιστημίου του Οχάιο. «Αυτό σημαίνει πως οι παραδοσιακές μέθοδοι μέτρησης σπιν σε μακροσκοπικό επίπεδο πρέπει να αναθεωρηθούν», πρόσθεσε.

Για την ώρα, το πείραμα έλαβε χώρα σε θερμοκρασία -269^ο C προκειμένου να απαλειφθούν οι θερμικοί θόρυβοι και οι ανιχνευτές να μπορέσουν να εντοπίσουν το σπιν των ηλεκτρονίων. Για την εμπορική εκμετάλλευση της ανακάλυψης θα χρειαστούν περαιτέρω έρευνες. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης εργασίας δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Nature Nanotechnology.

Πηγή : naftemporiki.gr