(PhysOrg.com) -- "Les nanotubes de carbone sont passionnants pour la physique fondamentale, et pour des applications technologiques potentielles, " raconte Nadya Mason PhysOrg.com . "Toutefois, nous sommes généralement limités dans la manière dont nous pouvons les étudier. Beaucoup de ces limitations ont à voir avec le contrôle du tunneling, ou la façon dont les électrons entrent et sortent du nanotube. » Afin de surmonter cette limitation, Le maçon, un scientifique à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, participé à une expérience utilisant une sonde tunnel supraconductrice dans un nanotube de carbone pour observer des caractéristiques spectroscopiques.
Mason a travaillé avec Travis Dirks et Yung-fu Chen à l'Université de l'Illinois, ainsi que Norman Birge à la Michigan State University, développer une technique pour cartographier les changements de conductance à travers une boîte quantique de nanotubes de carbone. "Nous espérons voir ce qui se passe à l'intérieur, plutôt que ce qui est influencé par les contacts, », explique Mason. « Ensuite, nous pourrons accéder à l'électronique fondamentale des points quantiques, ce qui pourrait être la clé des futures technologies quantiques. Les résultats du travail de l'équipe sont visibles dans Lettres de physique appliquée :"Spectroscopie à effet tunnel supraconducteur d'une boîte quantique de nanotubes de carbone."
Il y a trois éléments à la technique, selon Mason. "D'abord, il y a une boîte quantique de nanotubes de carbone, qui peut agir comme un modèle « particule dans une boîte » avec des états d'énergie quantifiés. Prochain, nous tunnel à l'intérieur. La sonde non invasive nous permet d'étudier l'électronique en vrac, et aussi pour tester séparément l'effet des tensions sur toute la longueur du tube.
Le troisième élément est que la sonde à effet tunnel est un supraconducteur. « Le supraconducteur améliore les caractéristiques spectroscopiques. Mais cela montre aussi à quel point cette technique est très flexible, », dit Mason. « Nous pouvons essayer différents matériaux, plusieurs sondes, ou champs magnétiques, par exemple." Certaines des caractéristiques spectroscopiques observées avec la sonde supraconductrice incluent des signaux de cotunneling et des processus de diffusion inhabituels.
Mason souligne que des éléments de cette technique ont déjà été réalisés. "Toutefois, " poursuit-elle, « Je pense que nous sommes les premiers à rassembler tous les éléments pour fonctionner comme un seul système, en ajoutant une troisième borne et une sonde supraconductrice. Mason souligne également que cette configuration fonctionne avec des techniques de fabrication standard. « Nous avons utilisé la lithographie, ce qui est courant dans l'industrie, et facilement évolutif.
Pour l'instant, la plupart des travaux portent sur les propriétés fondamentales des nanotubes de carbone. « Nous sommes intéressés par le fonctionnement de ces boîtes quantiques de nanotubes, et suivre ce qui se passe en eux. Nous avons déjà vu des fonctionnalités inattendues, comme un échange d'énergie inhabituel. Grâce à notre sonde, il est possible de voir ces caractéristiques, et les explorer plus en profondeur.
À l'avenir, bien que, Mason voit le potentiel des applications technologiques. Ces types de points quantiques sont envisagés pour les ordinateurs quantiques et même les transistors à un seul électron. Il existe un certain nombre d'applications potentielles pour ce travail, peut-être une dizaine d'années plus tard. Et la première étape consiste à regarder dans le tube. Nous voulons comprendre ce système afin qu'il puisse être utilisé dans les futures technologies avancées. Notre sonde tunnel supraconductrice nous y aidera.
Plus d'information: Dirks, et. Al., « Spectroscopie à effet tunnel supraconducteur d'une boîte quantique de nanotubes de carbone, ” Lettres de Physique Appliquée (2009). Disponible en ligne :http://link.aip.org/link/?APPLAB/95/192103/1 .
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