نانورشته‌ای که با یک بار نوسان تا صد سال ارتعاش خواهد داشت

محققان دانشگاه صنعتی دلفت و دانشگاه براون نوسانگر رشته‌‌مانندی ساختند که می‌تواند در دمای اتاق برای مدت طولانی نوسان کند. این رشته از تمام ساختارهای نوسانگر حالت جامد پیشین نوسان طولانی‌تری را تجربه می‌کند به حدی که این رکورد را تنها می‌توان در دمایی پایین نزدیک به نقطه صفر مطلق در دیگر نوسانگرها مشاهده نمود.

در مقاله‌ای با عنوان “نوسانگر نانومکانیکی در مقیاس سانتیمتری با اتلاف کم” که محققان در نشریه Nature Communications منتشر کردند، با ترکیب فناوری‌نانو و یادگیری ماشینی، آن‌ها رکورد حساس‌ترین حسگر مکانیکی را شکستند. این نانورشته دارای بالاترین فاکتور کیفیت مکانیکی در دمای اتاق است. این نانورشته به یک میکروتراشه متصل بوده و در نتیجه می‌توان از این فناوری برای توسعه میکروتراشه‌ها استفاده کرد. فاکتورهای کیفیت مکانیکی نشان می‌دهد که چگونه انرژی از یک شیء ارتعاشی بیرون می‌آید. این رشته‌ها به طور خاص برای به دام انداختن ارتعاشات طراحی شده‌اند و اجازه نمی‌دهند انرژی از آن‌ها نشت کند.

ریچارد نورت از محققان این پروژه می‌گوید: «تصور کنید که یک نوسانگر که یک بار تحت فشار قرار می‌گیرد، تقریباً ۱۰۰ سال در حال ارتعاش باشد زیرا رشته‌های آن تقریباً هیچ انرژی را از دست نمی‌دهد. این نانورشته کاری مشابه این را انجام می‌دهد اما به جای اینکه یک بار در هر ثانیه ارتعاش کند، این نانورشته ۱۰۰۰۰۰ بار در ثانیه ارتعاش می‌کنند. در واقع نویزهای محیطی روی این نانورشته اثری ندارد.»

این نوآوری برای مطالعه پدیده‌های کوانتومی ماکروسکوپی در دمای اتاق مهم است. در حالی که قوانین عجیب و غریب مکانیک کوانتومی معمولاً فقط در اتم‌های منفرد دیده می‌شود، توانایی این نانورشته برای جدا کردن خود از سر و صدای ارتعاشی مبتنی بر گرمای محیط  به محققان اجازه می‌دهد تا قوانین کوانتومی را روی این رشته پیاده‌سازی کنند، رشته‌ای که از میلیاردها اتم ساخته شده است. این دستاورد برای استفاده در حسگری کوانتومی قابل استفاده است.

این نانورشته به طول ۳ سانتی متر و ضخامت ۷۰ نانومتر را اگر بخواهیم در ابعاد یک گیتار مقیاس‌بندی کنیم، رشته‌ای به طول نیم‌کیلومتر می‌شود که هیچ نشت انرژی ندارد.

نوع ساختارها فقط در مقیاس‌نانو امکان‌پذیر است که اثرات گرانش و وزن به گونه‌ای متفاوت روی آن‌ها اعمال می‌شوند.