Amerikalı araştırmacılardan oluşan bir ekip, sonunda nano ölçekli yapı taşlarını kullanarak teorik bir kuantum tahminini gerçekleştirerek, maddenin yeni bir evresine ulaştı; bu, oda sıcaklığının yolunu açabilecek bir buluş. kuantum hesaplama.
Brown Üniversitesi ve Michigan Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, maddenin yeni durumunu kısa bir süre için nasıl kararlı hale getirdiklerini ortaya çıkardılar. nanopartikül dergide yayınlanan yeni bir makalede süper kafes Bilim. Çalışmalarının özel şekilli malzeme sınıfları için yeni bir yöntem sağladığını söylüyorlar. nanopartikülleruygulanabilecek olan kuantum bilgisayarlar ve diğerleri kuantum uygulamalar.
Kuantum Blokları
“İşimiz biraz LEGO bloklarıyla oynayan çocuklara benziyor” ortak yazar Ou Chen dediBrown’da kimya doçenti. “Benzersiz nano ölçekli yapı taşlarını sentezliyoruz ve bunları ilginç yapılar halinde istifliyoruz. Bu durumda, bu teorik geçiş yapılarını stabilize edebildik ve önemli kuantum optik özellikleri gösterebildik.”
Metallerin çoğu iki ana kristal yapı grubundan birinde oluşur. Birincisi, küresel parçacıklar için en sıkı paketleme düzenlemesi olan yüz merkezli kübiktir (FCC), tipik olarak her köşesinde ve her yüzün merkezinde tek bir parçacık bulunan bir küp oluşturur. Diğer tip ise, tek parçacıkların hala köşelerde mevcut olduğu, ancak her yüzün bir parçacık üzerinde merkezlenmesi yerine, kişinin tüm düzenlemenin merkezinde yer aldığı daha gevşek bir şekilde paketlenmiş bir yapı olan gövde merkezli kübiktir (BCC).
Çoğunlukla atomlar bir metale yerleşirken bu yapılardan birini oluşturur, ancak yüksek sıcaklıklarda bazı metaller bir yapıdan diğerine geçebilir. 912° Celsius’a ulaştığında Demir, BCC’den FCC’ye geçiş yapacaktır. Geçiş için önerilen bir açıklama, FCC ve BCC arasındaki geçiş aşamalarının daha düşük simetrisi nedeniyle bu aşamaların geçici olduğunu öne süren Nishiyama-Wassermann yoludur.
Ara Durumların Test Edilmesi
Son araştırmanın arkasındaki Amerikalı ekip bu fikri test etmeye karar verdi ve fazlar arasındaki düşük simetrilerden birini gümüş nanopartiküllerle üretti.
Michigan Üniversitesi’nde araştırma görevlisi yardımcısı olan ortak yazar Tim Moore, “Malzeme bilimcileri, metallerindeki FCC ve BCC miktarının nasıl kontrol edileceğini uzun süredir önemsiyordu, ancak bu fazlar arasındaki geçişleri incelemek zor oldu çünkü çok kararsızlar” dedi. “Bu yapıları gözlemleyebilmek, malzeme biliminde temel bir atılımdır ve bize nanomalzeme mühendisliği üzerinde daha fazla kontrol sağlar.”
Ekibin çalışmasının merkezinde, bir elmasın köşelerinin kesilmesiyle oluşan ve küp ile küre arasında bir ara şekil oluşturan 14 kenarlı bir çokyüzlü olan kesik oktahedron veya “mecon” vardı.
Ekip gümüş nanoparçacıklarını sentezlerken, üretim sırasında ısı seviyesini değiştirdi; sonuçta kübikten küresele kadar değişen, parçacıkları bağlayan uzun, yapışkan moleküllerle kaplanmış bir şekil yelpazesi ortaya çıktı. Parçacıkların kendilerini Nishiyama-Wassermann yolu tarafından tahmin edilen ara şekiller halinde bir araya getirmeleri için yapışkan moleküllerin gerekli olduğunu buldular.
Kuantuma Yakın Davranış
Parçacıklar çeşitli şekillerdeki nanoparçacık üst kafesleri halinde kendiliğinden bir araya geldikten sonra ekip, bilgisayar simülasyonları ve fiziksel gözlemlerle davranışlarını test etti.
Süper kafesler, gümüş elektronlarının ışık dalgalarıyla uyum içinde titreştiği, artık bağımsız olarak tedavi edilemeyecek kadar melezleştiği, derin güçlü ışık-madde çiftleşmesi olarak bilinen bir sürecin kanıtlarını gösteriyor. Bu durumun kuantum dolanıklığa olan benzerliği, ekibin süper kafeslerinin gelecekte kuantum çalışmalarına uygulanabileceği konusunda umutlu olmasını sağlıyor.
En önemlisi, bu eylem oda sıcaklığında gerçekleşirken, daha önceki örneklerde yalnızca çok soğuk sıcaklıklarda meydana geldi. Bu, çalışmanın aşırı soğuk nedeniyle sınırlı olan kuantum teknolojilerinin geliştirilmesinde faydalı olabileceği anlamına geliyor.
Chen, “Kuantum hesaplamadaki en büyük zorluklardan biri, aşırı düşük sıcaklıklar gerektirmeden tutarlı kuantum durumlarını korumaktır” dedi. Bilgilendirme bir e-postada. “Çalışmamız, dikkatlice tasarlanmış nanoparçacık süper örgülerinin, güçlü ve tutarlı ışık-madde etkileşimlerinin oda sıcaklığında devam edebileceği ölçeklenebilir bir malzeme platformu sağlayabileceğini öne sürüyor.”
Kuantum Uygulamaları
Chen, “Uzun vadede bu tür sistemler, kuantum iletişimi, algılama veya fotonik kuantum teknolojileri de dahil olmak üzere kuantum bilgi bilimindeki uygulamalar için kuantum durumlarını oluşturmak veya manipüle etmek için potansiyel olarak kullanılabilir” dedi. “Ancak, bu araştırmanın hala temel fizik ve malzeme keşfi aşamasında olduğunu vurgulamak önemlidir. Henüz oda sıcaklığında bir kuantum bilgisayar inşa etmiyoruz, bunun yerine gelecekteki kuantum teknolojilerini mümkün kılmaya yardımcı olabilecek yeni malzeme platformlarını araştırıyoruz.”
Araştırma devam ettikçe ekip, süper kafeslerin kuantum optik özelliklerini daha hassas bir şekilde kontrol etmeye odaklanıyor.
Chen, “Özellikle ilgilendiğimiz konular: Daha güçlü ve daha kontrol edilebilir ışık-madde eşleşmesi üreten nanoparçacık mimarilerinin mühendisliği; Yapısal düzenin, parçacık şeklinin ve kafes simetrisinin kuantum optik davranışını nasıl etkilediğini araştırmak” ve bu malzemeleri potansiyel kuantum cihaz uygulamaları için fotonik ve optoelektronik platformlarla entegre etmek.
Chen, “Daha geniş anlamda,” diye tamamladı, “bu çalışmayı, tek tek nanopartiküllerde mevcut olmayan, ortaya çıkan kuantum optik özelliklerin mühendisliğinde nano ölçekli kendi kendine bir araya gelmenin kullanılabileceği yeni bir yön açtığını görüyoruz.”
Kağıt, “Gümüş Nanokristallerin Şekil Kontrolü Yoluyla Süper Örgülerin Geçiş Aşamalarının Stabilizasyonu“diye ortaya çıktı Bilim 28 Mayıs 2026’da.
Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle [email protected] adresinden iletişime geçebilir ve onu Twitter’da @mdntwvlf adresinden takip edebilirsiniz.
Source link
