Kövess minket!

NewsletterGoogle+RSS
Feliratkozom a heti hírlevélre

Utolsó hozzászólások

2017. 07. 27. - 09:10KGabi

Mi is tudunk munkát adni: mérnököknek  Jooble 

2017. 06. 20. - 20:31Hitetlen Tamás

Ez a cikk egy idealista naíva.

A cél dátum 2067-2117. A holdrajutás 1968(?) Marsra még csak szonda és robot jutott.

A Bioszféra 2 program megbukott. Voltak sikeresebb kísérletek, de kísérletek.

2017. 05. 23. - 09:12Anonymous

Hiya very cool web site!! Guy .. Excellent .. Superb

.. I'll bookmark your blog and take the feeds also? I'm satisfied to find numerous helpful info here in the put

up, we need develop extra techniques on this regard, thank you for sharing.

. . . . .

Új fizikát tárhatnak fel a nanogyémántok

2016.04.28.
Wigneres kutatók kvantumos rezgések – fononok – hatásait vizsgálták néhány tíz-száz atomos gyémántdarabkákban.

 

Gali Ádám kutatócsoportja, mely a Wigner Fizikai Kutatóközponthoz tartozik, az olaszországi Instituto di Struttura della Materia-beli Andrea Marini csoportjával együttműködve tanulmányozta az atomok egyensúlyi helyzete körüli kvantumos rezgések, azaz fononok hatásait nagyon kicsi rendszerekben, az ún. nanogyémántokban, más néven gyémántdarabkákban. Ennek révén remélhetőleg jobban megértik az elektron-fonon dinamika alapjait, s ez megnyitja az utat például olyan eljárásokat fejlesztése felé, melyek segítségével jól irányzott fononok elektronspineket szabályozhatnak.

Az atomok egyensúlyi pozíció körüli rezgései hatnak az elektronokra, ez az elektron-fonon csatolás. Ez felelős például a sok anyagnál tapasztalt szupravezetésért. Más kutatócsoportok eddigi eredményei – például Elena Cannuccia és Andrea Marini munkája – megmutatták, hogy ezek a rezgési hatások nemcsak a gyémánt mechanikai tulajdonságait, hanem a „színét" is befolyásolják. A tökéletes gyémánt átlátszó a látható fény számára, köszönhetően az elektronszerkezete által meghatározott széles optikai tiltott sávnak, azaz annak a hullámhossz-tartománynak, amelyen belül nem képes elnyelni a fényt. Ha az elektron-fonon csatolás ezt a sávot megváltoztatja, ezzel módosítja a gyémánt optikai tulajdonságait is.

 

Megváltozhat az anyagokról alkotott képünk

 

Gali ÁdámForrás: MTA Wigner FK

A kutatócsoport munkájának homlokterében a nanogyémántok tiltott sávjának megváltozása áll, melyet az elektron-fonon csatolás határoz meg. Azt már régebbről tudjuk, hogy ez a hatás a tömbi gyémánt esetében jelentős is lehet, akár a tiltott sáv szélességének 10%-át is elérheti. Noha erről kísérleti úton évtizedek óta tudunk, elsőelvű (ab initio) számítások ezt egészen a közelmúltig nem tudták reprodukálni.

Gali Ádám csoportjában felmerült, hogy ha ilyen érdekes jelenségek történnek meg a tömbi gyémántban, akkor az olyan kvázi-nulladimenziós (nagy méretskálán kiterjedés nélküli) rendszerek, mint a nanokristályok, még érdekesebb fizikát is rejtegethetnek. Ezek is gyémántszerkezetűek, de kiterjedésük mindössze nanométeres nagyságrendű – így csak pár tíz, illetve száz szénatomot tartalmaznak, s emiatt könnyen számíthatóak. Emellett gyakorlatilag 100%-os tisztasággal elő is állíthatóak, így ideális terepet jelentenek a szimulációk számára, hiszen elméleti tulajdonságaik közvetlenül összevethetőek a kísérleti eredményekkel.

 

A nanogyémántok rezgései

A kutatásban vizsgált legkisebb nanogyémántok 10 szénatomból (és 16 felszíni kötéseket lezáró hidrogénatomból) álltak. Az gyorsan kiderült, hogy az elektron-fonon csatolás hatása a tiltott sávra kisebb volt annál, mint ami a tömbi gyémánt alapján várható volt – a tiltott sáv szélességének pár százalékát érte el csupán. Azonban ennél fontosabb, hogy az intenzív elektron-fonon csatolás hatása a nanogyémántok fotoionizációs spektrumában is furcsa jelenségeket okozott, és ezt elméleti úton le lehetett írni. „A fotoionizációs spektrumnak e sikeres kvantitatív értelmezése miatt bízhatunk elméletünk alaposságában, és ez megnyitja az utat afelé, hogy egzotikusabb jelenségeket is tanulmányozzunk, illetve egyes anyagi tulajdonságok finomhangolhatóságát jósoljuk meg" – mondta Gali Ádám.

Noha a kutatás eredményei eddig tisztán elméletiek, számos további lehetőséget vetnek fel. A szerzők például említik annak lehetőségét, hogy az eredményeket felhasználjuk olyan nanostrukturált anyagok megtervezésében, amelyeknek fotokonverziós hatásfoka igen nagy, ha napelemként használjuk őket. A többszörös excitonkeltés egy olyan egzotikus jelenség, amely akár 44%-os energetikai hatásfokú napelemeket is eredményezhet, azonban eddig ezt a gerjesztett töltéshordozókat gyorsan eltüntető erős elektron-fonon csatolás megakadályozta. Ha ennek menetét a mostani kutatásban is alkalmazott elméleti eszközökkel megértjük, idővel olyan anyagokat is gyárthatunk, amelyekben a töltéshordozók relaxációját a gondosan tervezett elektron-fonon csatolás korlátozza.

Adamantán gyémántdarabka fotoionizációja. A rezgések aktív szerepet játszanak a fotoionizációs spektrum kialakításában Forrás: MTA Wigner FK

„Egy másik felhasználást bizonyos gyémánt- és szilícium-karbidbeli színcentrumok jelentenek, melyekkel beléphetünk a kvantumkommunikáció és kvantumtitkosítás világába; illetve szintén ezek alkalmazásával gyárthatunk nanoméretű neminvazív bioszenzorokat is. Az elméletünk jóslatot adhat arra vonatkozóan, hogyan tudjuk javítani ezen kvantumeszközök megbízhatóságát, illetve a nanoszenzorok tulajdonságait" – teszi hozzá Gali Ádám.

 

További kutatási irányok

A közeli jövőben Andrea Marini csoportja folytatja az elektron-fonon csatolás elméletének kutatását, mely során egyre finomítják elméleteiket, s várhatóan egyre jobban megértik a gerjesztett töltéshordozók nemegyensúlyi viselkedését is. Gali Ádám csoportja az elektronspinek és a kristályrács kölcsönhatását fogja tanulmányozni olyan ponthibákban, melyek gyémántban, illetve gyémántszerű anyagokban találhatóak, s amelyek a kvantuminformatika és a nanometrológia fő eszközei lehetnek.

Az eredményekről szóló közlemény Nature Communications folyóiratban jelent meg (DOI: 10.1038/NCOMMS11327). A kutatás Andrea Marini és Gali Ádám kutatócsoportjai közti együttműködésben indult körülbelül öt évvel ezelőtt. Azóta a két csoportból kiválva Elena Cannuccia, illetve Vörös Márton önálló kutatásba kezdtek. Elena Cannuccia adjunktus az Aix-Marseille-i Egyetemen, Vörös Márton pedig Aneesur Rahman-ösztöndíjas kutató az Argonne National Laboratory-ban. Melletük Gali Ádám kutatócsoportjában Demján Tamás és Thiering Gergő doktoranduszok vettek részt a kutatásban. A kutatócsoport munkáját az MTA Lendület program is támogatta.

 

 

Forrás: MTA

 

 

Cikk értékelése: 
Szerző: Brigitte

Új hozzászólás

Filtered HTML

  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • Engedélyezett HTML jelölők: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <p>
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.

Plain text

  • A HTML jelölők használata nem megengedett.
  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.
CAPTCHA
Ezzel a feladattal teszteljük, hogy valódi látogató vagy-e.

Kapcsolódó cikkek

A világ eddigi legrövidebb, 67 attoszekundumos lézerimpulzusát hozták létre a Közép-Floridai Egyetem (UCF) kutatói, az új eszköz lehetőséget ad a kvantummechanika közvetlen tanulmányozására.
Új típusú mágneses rácsot fedezett fel az MTA-BME Lendület Magneto-optikai Spektroszkópia Kutatócsoport fizikusai, Bordács Sándor és Kézsmárki István által vezetett nemzetközi csoport.
Harmadszor sikerült a tudósoknak "tetten érniük", miként változik át a "szellemrészecskének" is nevezett neutrínó egyik fajtája a másikba az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) és az olaszországi San Grasso Laboratórium által végzett OPERA-kísérlet keretében.
A hőmérsékleti rekord új megvilágításba helyezi a világűrben előforduló vizet is.

Friss hírek

E-hajtómű? Miért ne?

Közlekedésmérnök állások