"Işığı Kullanarak Bu Egzotik Durumu Oluşturabilir ve Kontrol Edebilirsiniz": DARPA Tarafından Finanse Edilen Bilim Adamları, Oda Sıcaklığında Maddenin Yeni Bir Egzotik Hali Oluşturmak İçin Lazerler Kullanıyor

Rensselaer Politeknik Enstitüsü'ndeki (RPI) araştırmacılar, ABD Ordusu Araştırma Ofisi, Ulusal Bilim VakfıSavunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) ve Deniz Araştırma Ofisibaşarılı olduğunu duyurdu lazer ışığın neden olduğu yaratım ve manipülasyon maddenin yeni hali denir süper katı oda sıcaklığında.

Tarihi başarının arkasındaki araştırma ekibi, bir süper katının herhangi bir müdahaleye gerek kalmadan oluşturulabileceğini ve kontrol edilebileceğini göstermenin mümkün olduğunu söyledi. aşırı soğuk sıcaklıklar mühendislikle nasıl ışık Ve konu Nano ölçekli bir cihazın içindeki etkileşim, bu tür çalışmalarda "uzun süredir devam eden bir sınırlamanın" üstesinden gelir maddenin egzotik halleri.

Maddenin Egzotik Hali İlk Olarak 1960'larda Önerildi

Doğada katılar, düzenli bir yapıya sahip nesneler veya malzemeler olarak tanımlanır. Tersine, sıvılar direnç olmadan akabilen maddelerdir. Bilim adamları ilk olarak 1960'larda sıvı benzeri akışı gösterebilecek katı kavramını öne sürdüler; ancak kavram onlarca yıldır teorik olarak kaldı.

Son zamanlarda araştırmacılar, süperkatı adı verilen, her iki malzemenin özelliklerini birleştiren bir madde durumunu başarıyla yarattılar. Geçen sene, Bilgilendirme lazer ışığı kullanılarak bir süper katının oluşturulduğunu bildirdi. Yine de, maddenin bir zamanlar tamamen teorik olan bu durumunun yaratılması, mutlak sıfıra yakın çok düşük enerji durumları da dahil olmak üzere yalnızca aşırı koşullar altında başarıldı.

Şimdi, RPI liderliğindeki ekip bunu başardı ve ışığın gücünü kullanarak ilk kararlı, oda sıcaklığında süper katıyı yarattı.

"Çalışmamız, ışığı kullanarak bu egzotik durumu yaratıp kontrol edebileceğinizi gösteriyor." söz konusu RPI Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümünde yardımcı doçent ve çalışmanın kıdemli yazarı Wei Bao, Ph.D., bunun 'oda sıcaklığında' gerçekleştiğini ekledi.

'Gerçekten Rastgele' Desenler Etkinin Dışarıdan Kaynaklanmadığını Doğruluyor

Oda sıcaklığında bir süper katı oluşturmak için araştırmacılar, yüksek kaliteli perovskit kristalini özel, hassas desenli bir nano yapıyla birleştiren bir cihaz geliştirdiler. Buluşu detaylandıran açıklamaya göre, nanoyapının şekli ışığı hapsedecek ve şekillendirecek şekilde tasarlandı. Wei Li, kıdemli doktora öğrencisi. Bao'nun laboratuvarındaki öğrenci ve başarıyı ayrıntılarıyla anlatan çalışmanın eş-baş yazarı, ışığı yakalayan nanoyapının üretiminin, "cihazın ışığı güvenilir bir şekilde sınırlandırabilmesini ve tasarlandığı gibi davranabilmesini sağlamak" için dikkatli bir şekilde kontrol edildiğini söyledi.

Ekip, nanoyapıyı ürettikten sonra onu lazer ışığına maruz bıraktı. Bao ve meslektaşlarına göre bu süreç, polariton adı verilen ve "kısmen ışık ve kısmen madde" olan hibrit parçacıklar üretiyor. Bu parçacıklar kolektif olarak davranmaya ikna edildiklerinde tutarlı bir kuantum 'akışkanı' oluşturabilirler.

Daha önce belirtildiği gibi, bu tür egzotik durumlar tipik olarak düşük enerjili durumlarda meydana gelir. Ancak yoğunlaşmış bir polariton sıvısı daha fazla enerji aldığında dönüşmeye başlar. RPI ekibine göre, yeni enerji verilen kuantum sıvısı tek biçimli kalmak yerine, bir kristale benzer şekilde "kendiliğinden çizgili bir desen halinde yeniden düzenleniyor".

Bu egzotik maddenin tüm sistem boyunca kuantum tutarlılığını koruduğu dikkat çekicidir. Bao, bu ikili doğanın bir süper katının "tanımlayıcı özelliği" olduğunu söyledi.

Araştırmacı, "Sistem aynı anda hem düzenli hem de tutarlı" diye açıkladı.

Ekip, kuantum sıvısına enerji girişini artırarak çeşitli deneyler gerçekleştirdiğinde, çizgili desen aracılığıyla maddenin egzotik durumunu gözlemledi. Ancak ekip, etkinin deneylere göre değiştiğini görünce şaşırdı.

Bao, "Denemeyi her tekrarladığımızda sistem biraz farklı bir konfigürasyon seçiyor" diye açıkladı.

Araştırmacıya göre bu rastlantısallık, desenin dışarıdan bir güç tarafından 'empoze edilmek' yerine kendiliğinden oluştuğunu doğruladı. Yilin Meng, Ph.D. Bao'nun grubundaki bir öğrenci ve eş-baş yazar, lazer darbelerinin tek atışlı gerçek uzay görüntülemeyle senkronize edilmesini içeren bir takip çalışmasının, varyasyonların "gerçekten rastgele olduğunu ve farklı faz seçimlerini bir çalışmadan diğerine doğrudan görselleştirdiğini" doğruladığını söyledi.

Meng, "Optik ölçümlerimizin, bu ayırt edici faz geçişini eş zamanlı olarak emisyon spektrumunda ve gerçek uzayda gözlemlememize olanak sağlaması heyecan verici" dedi.

“Bu Daha Başlangıç”

Başarının bilimsel sonuçlarını tartışırken RPI ekibi, lazerle üretilen süper katılar gibi kuantum olaylarını daha önceki oldukça karmaşık deney düzeneklerine göre "daha pratik koşullar" altında çalışmanın faydalarını vurguladı.

Bao, "Bu bize, denge dışı sistemlerde karmaşık kuantum düzeninin nasıl ortaya çıktığını incelemek için yeni bir yol sağlıyor" diye açıkladı. "Bir zamanlar özel laboratuvarlarla sınırlı olan olguları daha erişilebilir ve kontrol edilebilir bir ortama getiriyor."

Ekip, temel bilimin ötesinde, deneysel başarılarının fotonik, optik hesaplama, bilgi işleme ve diğer kuantum tabanlı teknolojilerde pratik uygulamalara sahip olabileceğini söyledi. Ayrıca maddenin bu özel egzotik halinin, gelişmiş, potansiyel olarak ayarlanabilir lazerlere yönelik araştırmaları destekleyebilecek birden fazla ışık emisyonu modunu içerdiğini öne sürüyorlar.

Profesör Bao'nun ekibi, kurulumlarının çok yönlülüğünü tartışırken, bunun daha karmaşık geometriler oluşturacak şekilde genişletilebileceğini belirtti. Başarılı olması durumunda, bu tür özelleştirilmiş şekiller, "girdap dinamikleri ve diğer kolektif fenomenler dahil" 'daha zengin' kuantum davranışlarının incelenmesine olanak sağlayabilir.

Profesör, "Artık sadece bu egzotik durumları gözlemleyebileceğimiz değil aynı zamanda onları tasarlayıp kontrol edebileceğimiz bir platforma sahibiz" diye açıkladı. "Bu, hem temel bilim hem de gelecekteki teknolojiler için birçok heyecan verici yönün kapısını açıyor."

Bao, "Bu sadece başlangıç" diye ekledi.

Çalışma “Hibrit perovskit-nanograte fotonik mimari, oda sıcaklığında süper katılığa olanak sağlar" kategorisinde yayınlandı Doğa Nanoteknolojisi.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].