Наномеханические системы достигли нового предела миниатюризации. Исследователи из Венского технического университета создали устройство, которое может стать сердцем сверхточных датчиков будущего. Им удалось построить параллельный плоский конденсатор с зазором между пластинами всего в 32 нм — это новый мировой рекорд. Статья исследователей опубликована в журнале Advanced Materials Technologies.
Проблема оптических измерений
В современных нанотехнологиях для измерения крошечных вибраций обычно используют свет от лазеров. Однако оптические системы громоздки, сложны в настройке и часто вносят «шум» в измерения из-за природы фотонов. Кроме того, нагрев от лазера может искажать результаты при работе с чувствительными образцами. Команда под руководством Даниэля Платца и Ульриха Шмида пошла другим путем. Они заменили оптику на электричество.
Созданное устройство состоит из подвижной алюминиевой мембраны и фиксированного электрода. Вместе они образуют конденсатор. Когда мембрана вибрирует (например, реагируя на атомы поверхности образца), емкость конденсатора меняется.
Это изменение фиксируется с помощью подключенной катушки индуктивности. Чувствительность такой схемы настолько высока, что позволяет улавливать движения, ограниченные лишь фундаментальными законами квантовой физики.
Квантовая точность при комнатной температуре
Главный прорыв заключается не только в размере. Большинство квантовых экспериментов требуют охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю, чтобы избавиться от теплового шума. Новое устройство демонстрирует удивительную устойчивость.
«Даже при комнатной температуре вибрации нашей микромеханической системы могут быть связаны с электрическим сигналом в диапазоне нескольких гигагерц. При этом тепловой шум не заглушает эффект», — говорит Даниэль Платц. Это означает, что сверхточные квантовые сенсоры могут стать компактными, портативными и доступными для использования вне лабораторий.
Инженеры уверены: дверь в квантовый мир теперь открыта шире, чем когда-либо. Технология позволит создать «зрение» для микроскопов, способных разглядеть детали, недоступные лучшим современным приборам.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России создали уникальную кабельную сборку для квантовых компьютеров.
