Ученые из Университета Ланкастера и Оксфордского университета (Великобритания) создали «нано-струну», которая вибрирует без какого-либо внешнего воздействия. Крошечный провод, напоминающий гитарную струну, может приходить в движение непосредственно от электрического тока, сообщает пресс-служба Университета Ланкастера. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.
Для создания устройства исследователи взяли углеродную нанотрубку, представляющую собой проволоку диаметром около трех нанометров, примерно в 100 000 раз тоньше струны гитары. Они прикрепили «струну» на металлические опоры на каждом конце, а затем охлаждали до температуры на 0,02 градуса выше абсолютного нуля, который равен -273,15°С. Центральная часть провода была свободна для вибрации, которую исследователи могли обнаружить, пропуская через проволоку ток и измеряя изменение электрического сопротивления.
Подобно тому, как гитарная струна вибрирует, когда ее дергают, проволока вибрирует, когда ее приводит в движение электрическое напряжение. Удивительно, но когда они повторили эксперимент без внешних сил, проволока тоже стала двигаться. Струна «нано-гитары» играла сама по себе.
«Нам потребовалось некоторое время, чтобы понять, что вызывает вибрации, но мы в конце концов поняли. В таком крошечном устройстве важно, чтобы электрический ток состоял из отдельных электронов. Электроны прыгают один за другим на провод, каждый из которых дает небольшой толчок. Обычно эти толчки случайны, но мы поняли, что когда вы точно настраиваете параметры, они синхронизируются и вызывают колебания», – пояснил первый автор исследования доктор Эдвард Лэйрд (Edward Laird) из Университета Ланкастера.
Так какую ноту играет нано-гитара? Нанотрубка намного тоньше струны гитары, поэтому она колеблется с гораздо более высокой частотой – в пределах ультразвукового диапазона. Так что никто не сможет ее услышать. Но присвоить этому звуку «ноту» все-таки можно. Ее частота составляет 231 миллион герц, что означает, что это струна А (нота «ля») на высоте 21-й октавы выше стандартной настройки.
Такую нано-струну можно использовать для усиления крошечных сил, например, в новых микроскопах, или для измерения вязкости экзотических квантовых жидкостей.
[Фото: Lancaster University]
