Создан самый маленький конденсатор в мире
Достигнута новая веха в миниатюризации наномеханических систем. Научный коллектив из Венского технического университета разработал компонент, потенциально способный стать основой высокоточных измерительных приборов будущего. Им удалось сконструировать плоский конденсатор с параллельными обкладками, расстояние между которыми составляет всего 32 нм, что является беспрецедентным мировым достижением. Результаты их работы представлены в издании Advanced Materials Technologies.
Ограничения в оптических методах измерения
В области нанотехнологий для фиксации микроскопических колебаний традиционно применяются лазерные установки. Однако оптические системы характеризуются громоздкостью, требовательностью к юстировке и склонностью вносить искажения в данные вследствие корпускулярной природы света. Более того, тепловое излучение лазера способно деформировать результаты при исследовании деликатных образцов. Коллектив исследователей под началом Даниэля Платца и Ульриха Шмида предложил альтернативный подход, заменив световую технику электрическими принципами.
Разработанный механизм включает в себя подвижную алюминиевую мембрану и стационарный электрод, формируя таким образом конденсатор. Вибрации мембраны (например, в ответ на взаимодействие с поверхностью исследуемого объекта) приводят к изменению емкости данного конденсатора.
Фиксация этих изменений осуществляется посредством подключенной индуктивной катушки. Настолько высокая чувствительность данного устройства позволяет детектировать движения, лимитированные лишь фундаментальными законами квантовой механики.
Квантовая точность в обычных условиях
Ключевое достижение заключается не только в масштабах. Многие квантовые эксперименты требуют сверхнизких температур, приближенных к абсолютному нулю, для минимизации тепловых флуктуаций. Представленное устройство демонстрирует выдающуюся стабильность своих характеристик даже при стандартных температурах.
Даже в обычных условиях, когда температура не отличается от комнатной, колебания нашей микромеханической системы способны генерировать электрический отклик на уровне нескольких гигагерц. Важно отметить, что тепловой шум не способен маскировать это явление, поясняет Даниэль Платц. Следовательно, открывается возможность создания миниатюрных, удобных для переноски и экономичных квантовых сенсоров, пригодных для применения за пределами лабораторных условий.
Специалисты в области инженерии выражают уверенность в том, что доступ к квантовым технологиям стал гораздо более простым, чем когда-либо прежде. Разрабатываемая технология открывает путь к созданию своеобразного «зрения» для микроскопов, которое позволит исследовать структуры с такой степенью детализации, которая недостижима для самых передовых приборов, существующих на данный момент.