Istraživači sa Univerziteta Makgil u Kanadi razvili su revolucionarni kvantni uređaj koji generiše mikroskopske zvučne čestice, poznate kao fononi, na temperaturama tek nešto iznad apsolutne nule.
Ovo naučno dostignuće moglo bi da otvori vrata razvoju "fononskih lasera" - tehnologije sa ogromnim potencijalom primene u telekomunikacijama, medicinskoj dijagnostici i izradi naprednih senzora.
"Moderne komunikacije se u velikoj meri zasnivaju na svetlosti, uključujući elektromagnetne talase i električne struje. U okruženju poput okeana, zvuk može da se širi, dok svetlost i električne struje ne mogu. U ljudskom telu, zvučni talasi takođe mogu biti koristan alat", objašnjava Majkl Hilk, vanredni profesor fizike i koautor ove studije.
Naučni tim je konstruisao uređaj koristeći dvodimenzionalni kristal koji zarobljava elektrone unutar kanala širokog tek nekoliko atoma.
Kada električna struja gura elektrone kroz ovu ultratanku stazu ekstremno velikim brzinama, oni oslobađaju višak energiјe u vidu kontrolisanih impulsa zvučnih vibracija, odnosno fonona.
Eksperimenti su sprovedeni u ekstremnim uslovima, na temperaturama od 10 do svega 3,9 Kelvina. Na ovako niskim temperaturama elektroni se ponašaju znatno uređenije, što naučnicima olakšava posmatranje kvantnih fenomena gde se materija ponaša poput talasa, a ne kao obične čestice.
"Na temperaturama blizu apsolutne nule, odnosno u svetu kvantne fizike, zvuk se ne proizvodi osim ako se elektroni ne kreću kolektivno brzinom zvuka ili brže. U ranijim studijama, slični efekti su primećeni kada se brzina elektrona približavala zvučnoj barijeri. Naša studija ide korak dalje, odvodeći sistem daleko izvan te tačke i pokazuje da postojeće teorije moraju biti revidirane, s obzirom na to da elektroni mogu biti veoma 'vreli' čak i ako se kristalni nosač nalazi blizu apsolutne nule", navodi Hilk.
Sledeća faza ovog ambicioznog istraživanja biće posvećena izradi uređaja od drugih materijala, uključujući grafen, što bi sistemu omogućilo da radi na još većim brzinama.
Buduće verzije ove tehnologije mogle bi da donesu drastično brže komunikacione sisteme i neuporedivo osetljivije medicinske alate za pregled bioloških materijala.
"Fonone je teško generisati i koristiti na kontrolisan način, zbog čega istražujemo nove režime. U širem smislu, reč je o tome kako se električna struja i energija kreću i transformišu unutar vrhunskih elektronskih materijala", zaključuje Hilk, a prenosi ScienceDaily.
