Διάβασμα Οι φυσικοί της Φινλανδίας και της Ιταλίας έχουν προτείνει μια νέα ιδέα για την ψύξη μεμονωμένων ηλεκτρονίων σε θερμοκρασίες γύρω από το απόλυτο μηδέν. Μία ανά μία, σήραγγα θερμών ηλεκτρονίων από ένα μικρό μεταλλικό νησί μέσα από ένα μονωτικό διάκενο πάνω σε ένα υπεραγωγό. Έτσι η θερμοκρασία του μεταλλικού νησιού μειώνεται. Οι ερευνητές ελπίζουν να επιτρέψουν πειράματα με μεμονωμένα ηλεκτρόνια σε χαμηλές θερμοκρασίες έως και δέκα millikelvin. Ένα πρώτο πείραμα με ένα πρωτότυπο έχει ήδη ολοκληρωθεί με επιτυχία, σύμφωνα με τον Jukka Pekola από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι. Το νανο-ψύκτη αποτελείτο από ένα μεταλλικό νησί περίπου 100 νανόμετρα υψηλό και πλάτος ενός μικρομέτρου, το οποίο ήταν ηλεκτρικά απομονωμένο από ένα μικρό υπεραγωγό από ένα λεπτό μονωτικό.

Οι ερευνητές εφάρμοσαν τότε μια ηλεκτρική τάση DC στο υπεραγωγό και το μεταλλικό νησί. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τα μεμονωμένα ηλεκτρόνια από το μεταλλικό νησί να είναι σε θέση να τούνουν μέσω του μονωτήρα πάνω στο νησί υπεραγωγών. Λόγω των μικρών διαστάσεων των δύο νησιών, τα ηλεκτρόνια μπορούσαν να ξεπεράσουν το μονωτικό χάσμα το ένα μετά το άλλο. Πράγματι, μόλις έφτασε ένα ηλεκτρόνιο στον υπεραγωγό, άσκησε μια απωστική δύναμη στα ηλεκτρόνια του μεταλλικού νησιού μέσω της αλληλεπίδρασης Coulomb. Επομένως, το επόμενο ηλεκτρόνιο δεν θα μπορούσε να σήραγγα στον υπεραγωγό μέχρι να αναρροφηθεί η προηγούμενη από τον υπεραγωγό στην πηγή τάσης.

Σύμφωνα με τον Pekola, αυτό το φαινόμενο, γνωστό στην τέχνη ως αποκλεισμός του Coulomb, οδήγησε στην προτίμηση για τα καυτά ηλεκτρόνια; Ηλεκτρόνια με ενέργεια πολύ πάνω από την ενέργεια Fermi; το ένα μετά το άλλο τούνελ από το μεταλλικό νησί στο υπεραγωγό. Έτσι, το μεταλλικό νησί κρύωσε σταδιακά.

Οι ερευνητές θέλουν τώρα να πραγματοποιήσουν το πείραμά τους με εναλλασσόμενη τάση, έτσι ώστε η μεταφορά ηλεκτρονίων να μπορεί να γίνει και προς τις δύο κατευθύνσεις. Ενώ ακόμα καυτά ηλεκτρόνια θα πρέπει να εγκαταλείψουν το μεταλλικό νησί, ο υπεραγωγός θα παραδώσει κατά προτίμηση τα ψυχρά ηλεκτρόνια. Το μεταλλικό νησί θα μπορούσε να κρυώσει ακόμα καλύτερα; ενδεχομένως σε θερμοκρασίες έως και δέκα millikelvin. επίδειξη

Το αν αυτό το nanocooler θα βρει ποτέ πρακτικές εφαρμογές είναι ακόμη ασαφές. Οι ερευνητές έχουν επί του παρόντος μόνο στο μυαλό τους εφαρμογές στον τομέα της βασικής φυσικής έρευνας των κβαντικών συστημάτων.

Physical Review Letters, τόμος 98 Άρθρο 037201 Stefan Maier

© science.de

Συνιστάται Επιλογή Συντάκτη