border=0

Quantum-oszillator basearre op elektromechanikaal resonator

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Quantum en klassike "wrâlden" wurde net ôfsplitst troch in ûnferbidlike golf - der moat in graduele oergong wêze fan ien nei de oare. De stúdzje fan 'e transysje fan klassike nei kwantum lûkt in protte omtinken fan wittenskippers. As wy mei in meganyske oszillator dwaande binne, kinne wy ​​ferwachtsje, dat ûnder beskate betingsten in transysje fan klassike nei quantumgedrach opkomt: fanwege de diskriminaasje fan it enerzjyspektrum kin de oszillaasje-amplitude allinich beskate wearden nimme, dy't folslein net-karakteristyk is fan 'e klassike mechanyske oszillator.

Yn 'e realiteit is it lykwols tige swier om de oergong fan' e klassike nei quantumgedrach te observearjen yn 't gefal fan in foldwaande grut objekt: om't de steat fan in quantumsysteem maklik yn it proses fan ynteraksje mei it miljeu ferwoeste wurde kin, is it tige swier om sa'n mikroskopysk of mesoskopysk systeem te ymplementearjen dat kwantum eigenskippen sjen litte soe. Yn it gefal fan in meganyske oszillator is it genôch dat de enerzjyfal tusken de enerzjynivo's fan 'e harmonyske oszillator in soad minder is as de karakteristike thermele enerzjy om in ein te meitsjen op de mooglikheid om it quantum-gedrach fan' e oszillator te observearjen. Dêrtroch moatte, neist de lytse maatregels, op syn minst tige leechte temperatueren en genôch hege natuerlike frequinsjes fan oscillaasjes nedich wêze.

Mei in frekwinsje fan oscillaasjes fan in meganyske oszillator (bygelyks in dûnte silisykbarre) fan 'e oarder fan 1 GHz, wurde temperatueren fan sa'n 50 mk ferplicht om in oergong nei de kwantum-modus fan oscillaasjes te ferwachtsjen ( ). Om't de natuerfrekwinsje fan 'e oscillaasjes lykwols sa heech te wurden, moatte alle dimensjes fan' e mechanyske oszillator yn 'e submicron-rigel wêze, sadat it dreech makket om de ferfeling fan' e bar út 'e lykweardige posysje te ûntdekken. Om dizze swierrichheid te oerwinnen, hawwe wittenskippers fan 'e Boston University in mikroskopysk meganyske oszillator makke fan in earder skriklike foarm. It brûken fan elektroanyske lithografy, in struktuer dy't in antenne of in twa sided kammen wie, wie makke: de lingte fan de silisykbalke sels is 10,7 mikroanen, de breed is 400 nm breed; foar tosken, de lingte en breed binne 500 nm en 200 nm respektivelik; De totale dikte fan 'e struktuer is 245 nm: 185 nm is de dikheid fan silisium, 60 nm is de dikheid fan in gouden elektrozjet dy't op silisium spritsen is.

Fig. 12.2 Ofbylding fan in mechanyske Nano-oszillator, krigen troch rûnte elektronenmikroskopy (a), in schematike fertsjintwurdiging fan nerfrekwike oszillaasjes fan in oscillator (b) en in kollektive modus fan oscillaasjes op hege frequencies.

Dizze foarm fan oszillator liedt ta it ferskinen fan twa soarten oszillatorjende moden: leechfrekwinsje, oerienkomt mei de oscillaasje fan 'e struktuer as in folslein (figuer 12.2b), en kollektive heechfrekwinsje, as oscillaasjes fan "tosken" (foar hokker natuerfrekwinsje heger as 1 GHz) yn' e faze feroarsaakje fan de folsleine struktuer it gehiel (figuer 12.2c). It ûntwerp waard binnen in krystat pleatst mei in superconducting magnet fan 16 T, en de oscillaasjes waarden stimulearre troch in wikseljende stream troch de giele electrode te gean, wylst de Lorentz krêft op 'e struktuer wurke. Troch it mjitten fan de spannende drip oer de gouden electrode, dy't yn sokke betingsten proportional is foar it ferfangen fan de struktuer, kinne de ûndersikers de oscillaasjes fan 'e mechanyske oszillator folgje. As de frekwinsje fan 'e trepskrêft oerienkomt mei ien fan' e natuerlike frequinsjes fan 'e oscillaasjes fan it systeem, moat in resonânsje opkomme, d. de oscillaasjeamplitude fan 'e oszillator moat ferheegje, wat kin wurde fêstje troch it feroarjen fan de maksimale spanning.

Fig. 12.3 De ôfhinklikheid fan 'e maksimale spanning (respektivelik de amplituden fan oscillaasjes) op' e frekwinsje fan 'e treinkraft neist de resonânsje (a) en op' e magnetyske fjildtearming (b) by in temperatuer fan - 1 k.

By it wurkje yn 'e leechfrekbere regio (21 MHz) by in temperatuer fan 60 mk, sjogge de ûndersikers in rein klassike byld - de oszillaasje amplituden stadichoan ferhege doe't it magnetyske fjild groeide (en dêrmei de krêft dy't op' e struktuer oansette). Wittenskippers bepaalden itselde byld by it wurkjen op in frekwinsje dat oerienkomt mei de natuerfrekwinsje fan 'e heechfrekjende kollektive modus (sawat 1,5 GHz) by in temperatuer fan 1 K (figuer 12.3). As de temperatuer lykwols ferdwynt nei 110 mK (by dizze temperatuer kin kT fergelykber wurde mei de kwantum enerzjy en de quantum natuer fan 'e oscillaasjes kin ferwachte wurde) hawwe de ûndersikers in kwalitatyf ferskillende byld beoardiele: der wie gjin kontinuere feroaring yn' e amplitude fan oscillaasjes as it fjild feroare! Ynstee dêrfan is spanningsprekkers tusken twa spesifike wearden as it magnetyske fjild feroare - fig. 12.4. Sokke sprongen kinne as transysjes fan in kwantum oszillator tusken de grûn en earste eksitearre steaten ynterpretearre wurde.

Fig. 12.4 De ôfhinklikens fan 'e maksimale spanning (respektivelik de amplitude fan oscillaasjes) op' e frekwinsje fan 'e trepskrêft tichtby de resonânsje (a) en op' e magnetyske fjildtearmte (b) by in temperatuer fan - 110 mK.

Hoewol't wittenskippers foarsichtich binne, wurde bepaald dat it noch altyd te begripen is om de resultaten fan eksperiminten ûndúdlik te interpretearjen as in manifestaasje fan it quantumgedrach fan in makroskopyske meganyske oscillator (de "kamm" bestiet út sa'n 50 miljard silisium atomen), mar it is mooglik dat se it persoan tawize, it skieden fan de kwantum- en klassike wrâlden. Yn it eksperimint beskôge, miskien foar it earst it mooglik is it quantumgedrach fan in meganyske oszillator fan mikrongrutte te bewarjen.

It kin ferwachtsje dat de tapassing fan nanotechnology yn mjittechnology, benammen, yn 't ûntwikkeljen fan primêre mjitkundige transducers basearre op ultra-miniatuer, superhigh-frequency elektromeseksyske resonators makket it mooglik om in kwalitative springen yn ynstruminten te meitsjen. Bygelyks, apparaten fan dit type sille karakterisearre wurde troch ultra-hege gefoeligens, wat net maklik berikber wurdt troch moderne mjittingen. Mar de oprjochting fan sensueringen fan nije generaasjes dy't gebrûk meitsje fan kwantum oszillatoren sil de ûntwikkeling fan 'e teoretyske fûneminten fan har boubedriuw, fabrikaazjetechnology, it gebrûk fan spesjale elektroanen, ensfh.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Principes fan bou en funksjes fan it funksjonearjen fan elektromechanyske quantum oszillatorsysteem

Physysk aard fan 'e tunnel-effekt

Haadstik 11. Makroskopyske kwantum-effekten yn heul

Elektronen en ion stimulearre prosessen op fêste oerflakken

Sensory systems. Sense-organen. Physiology fan 'e sintugen. Funksjes fan sintoryske systemen. Senseare wittenskip. Stappen fan sensoryse wittenskip. Touchsystemen

Romtlike skaaimerken

Methods foar it ûndersyk fan nanomaterialen en nanostruktueren

Apparat en prinsipe fan operaasje fan SAW-converters

Fullerenes

Ynkapulearre opfetters wurde ynderven

Ferfoarming fan stimulêre enerzjy yn receptors. Receptorpotential. Absolute threshold. Duration of sensation. Adaptaasje fan reseptors.

Return to Table of Contents: Physical Phenomena

Sjoen: 1997

11.45.9.61 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .