#GaiNagusiak

Musu kuantikoek hutsaren kolorea aldatzen dute

Noiz argitaratua: 12/11/07 | Kategoria: Ikerketa | Gaiak: #Orokorrak #Fisika, Kimika eta Matematika #Teknologia
 Tunel kuantikoaren efektua dela-eta hutsune subnanometriko batean gertatzen den kolore-aldaketa modu artistikoan erakusten duen irudia.

Donostia International Physics Center (DIPC) eta Donostiako Materialen Fisika Zentroa (CSIC-UPV/EHU) partaide diren ikerketa batean, lehen aldiz ikusi da erregimen kuantikoa, metodo optikoekin, urrezko bi nanopartikularen arteko interakzioan. Erregimen kuantiko hori identifikatu ahal izan da nanopartikulen arteko espazio hutsaren kolorea aldatu delako, partikulak elkarrengandik nanometro bat baino gutxiagora hurbiltzean. Nature aldizkarian argitaratutako lan horri esker, nanopartikulen arteko musu kuantiko bat “ikusi” egin daiteke egiazki.

Aurrez aurre dauden urrezko bi nanoesferaren artean sortutako espazio hutsa kolorez alda daiteke haien arteko distantzia nanometro bat baino txikiagoa denean (milimetro baten milioirena da nanometroa). Ondorio hori atera dute ikerketa batean, zeinaren buru izan baitira DIPC Donostia International Physics Centerreko eta Donostiako Materialen Fisikako Zentroko (CSIC-UPV/EHU) ikertzaileak, Cambridgeko Unibertsitateko eta Paris-Sud Unibertsitateko ikertzaile batzuekin lankidetzan. Nature aldizkarian argitaratu den lan horretan, egiaztatzen da esferen arteko hutsune argiztatuaren urre-hormetan metatutako elektroiek “jauzi” egin dezaketela horma batetik bestera, eta horrek gutxitu egiten duela esferetako bakoitzaren gainazalean metatutako karga eta aldatu egiten duela espazio hutsaren kolorea, gorritik urdinera.

Lan horri esker, “ikusi” egin daitezke egiazki mekanika kuantikoaren efektuak, eta ikus daiteke nolako interakzioa duten argiak eta materiak nanometroa baino gutxiagoko neurrian. Hutsunea kolorez aldatzea hartan erregimen kuantikoa abiatu delako “arrasto kromatikoa” da; efektu hori aurreikusia zuen Aizpurua doktorearen ekipoak, eta bete-betean egiaztatu da orain ikerketan. Horretarako, batera baliatu dira esperimentu oso konplexuak eta teoria oso aurreratuak.

Bi esfera metaliko —haien arteko tartea behar bezain txikia delarik— argi zuri batekin argitzen badira, esferen arteko hutsuneak kolorea hartzen du, haien gainazaleko elektroien eta argiaren arteko interakzioaren ondorioz. Argi-sortak “bultzatu” egiten ditu elektroiak, eta oszilarazi, eta horrek kolore gorria ematen dio hutsuneari. Esferak elkarrengana hurbildu ahala, elektroi-karga gehituz doa, eta kolore gorria bizituz. Bien arteko tartea 0,35 nanometrotik behera jaisten denean, gerta liteke karga-metatze hori gutxitzea, tunel-efektuagatik: efektu hori dela eta, elektroiek esfera batetik bestera “jauzi” egin dezakete esferek elkar ukitu gabe ere. Donostiako eta Parisko taldeek garatutako teoria kuantikoak aurreikusten duen bezala, identifikatzeko modukoa da jauzi elektroniko kuantiko hori, zeren eta, metatutako karga gutxituz doan neurrian, hutsaren kolore gorria urdinera aldatzen baita.

Cambridgeko Unibertsitateko irakasle eta ikertzaile Jeremy Baumbergek, talde esperimentalaren buruak, musu baten bitartez tentsioa askatzearekin konparatzen du karga-gutxitze hori: “Bi pertsonak elkarri musu eman aurreko tentsioarekin parekatu daiteke kontua; aurpegiak hurbilduz doazen heinean, tentsioa handituz doa, eta askatu egiten da azkenean ezpainak elkartzen direnean”. Kasu honetan, hala ere, urrezko nanoesferen hurbiltzeak musu birtual bat eragingo luke —ez baitute inoiz elkar ukituko—, haien gainazalen karga arinduko duena eta haien arteko hutsunearen kolorea aldatuko duena. Baumbergek dioen moduan, “ezpainak ukitzera iritsi gabe musu ematea bezala da, ia-ia”.

Cambridgeko talde esperimentalak honela azaltzen du: “urrezko bi nanopartikula lerrokatzea zera bezala da, begiak itxi eta atzamarretan ditugun bi orratzen bi muturrek elkar uki dezaten saiatzea bezala. Hori lortzea urtetako lan gogorra izan da”.
Javier Aizpuruak dioenez, bestalde, oraingo esperimentuan egiaztatu diren kolore-aldaketak egiaztatzeko, beharrezkoa izan zen “munduaren ikuspegi kuantikoa eta ikuspegi klasikoa fusionatzea”. “Argi-sorta bati erantzunez urrezko partikuletan oszilatzen ari diren hainbeste elektroi modelatzea ezin zen deskribatu orain arteko teoriekin”, dio CSICeko eta DIPCko ikertzaileak.

Oraingo emaitzarekin, muga kuantiko funtsezko bat ezartzen da argia atzeman dezakegun gutxieneko neurriei buruz. Horretaz gainera, nanometrotik beherako eskalan argiaren eta materiaren artean gertatzen den interakzioaren berrinterpretazio horrek mundua eskala atomikoan deskribatzeko modu berriak ekar litzake, eta ate berri batzuk ireki gailu optoelektriko are txikiagoak fabrikatzeko eta fotokimikan bereizmenaren beste muga batzuetara iristeko.

Eusko Jaurlaritzak finantzatu du ikerketa hau, Ikerbasque zientzia-agentziaren bidez eta nanozientzia eta nanoteknologiako ETORTEK proiektuaren bidez, eta orobat Europar Batasunaren ekimenez Eranet CUBiHOLE proiektuaren bidez, ikerketa honetan sarturik dauden taldeak elkartu baitzituen hasiera batean proiektu horrek. Lan horren parte bat Baumberg irakasleak DIPCn Ikerbasque visiting professor gisa egin zuen egonaldian egina da.

  • Oharrak:

    Infografiaren azalpena: Tunel kuantikoaren efektua dela-eta hutsune subnanometriko batean gertatzen den kolore-aldaketa modu artistikoan erakusten duen irudia.

  • Erreferentziak:

    Kevin J. Savage, Matthew M. Hawkeye, Rubén Esteban, Andrei G. Borisov, Javier Aizpurua, and Jeremy J. Baumberg. Revealing the Quantum Regime in Tunneling Plasmonics. Nature. DOI 10.1038/nature11653

  • Interneteko helbidea:

    www.nature.com/doifinder/10.1038/nature11653

Informazio osagarria

  • Tunel kuantikoaren efektua dela-eta hutsune subnanometriko batean gertatzen den kolore-aldaketa modu artistikoan erakusten duen irudia., Cambridgeko Unibertsitatea
  • icono_documento
    Prentsa-oharra, gazteleraz eta euskaraz
Laguntzailea: