Учёные создали нанометровый стохастический резонанс

Команда исследователей из Свободного университета Берлина (Freie Universitat Berlin), возглавляемая Хосе Игнасио Паскуаль (лидер команды Nanoimagen в CIC nanoGUNE), разработали метод, который позволяет эффективно использовать случайное движение молекул для того, чтобы заставить колебаться рычаг в макроскопическом масштабе, сообщает zitata.org. Данное исследование было опубликовано в журнале Science.

В природе такие процессы, как движение жидкостей, интенсивность электромагнитных сигналов, химического состава и т. д., могут иметь случайные колебания, которые обычно называют «шумом». Этот шум является источником энергии, используемой для выполнения каких-либо задач — парадигма, которую природа показывает в определённых случаях.

Исследование проводимое во главе с Хосе Игнасио Паскуаль и опубликованное в журнале Science, было сфокусировано на молекулах водорода (H2). Исследователи поместили молекулы между плоской поверхностью и наконечником сверхчувствительного атомно-силового микроскопа. Этот микроскоп использовал периодическое движение точки, расположенной в конце высокочувствительных механических осцилляторов для того, чтобы «почувствовать» силы, существующие на наноуровне. Молекула водорода двигалась случайно и хаотично, и когда точка микроскопа приближалась к ней, она попадала на молекулу, что придавало осциллятору или рычагу движение. Но, в то же время этот рычаг модулировал движения молекул, в результате чего образовался «танец» между точкой и «шумной» молекулой. «Результатом является то, что наименьшая существующая молекула водорода ‘толкает’ рычаг, который имеет массу больше 1019. В 10 триллионов раз больше», — пояснил Хосе Игнасио Паскуаль.

Основополагающим принципом является математическая теория, известна как стохастический резонанс, которая описывает, как случайные движения энергии преобразуются в периодические и таким образом, могут использоваться. С помощью этого исследования, было показано, что данный принцип выполняется в нанометровом масштабе.

«В нашем эксперименте «шум» молекулы осуществляется путём подачи электрического тока, а не температуры, через молекулу и таким образом, функционирует как механизм, преобразовывающий электрическую энергию в механическую», — заявил Хосе Игнасио Паскуаль. Одним из наиболее перспективных аспектов этого результата является то, что он может быть применён к созданию искусственных сложных молекул, имеющих возможность колебаться или вращаться только в одном направлении. Авторы добавляют, что эти молекулярные колебания могут быть получены из других источников, таких как свет и осуществляется с большим числом молекул, имеющих различный химический состав.

Похожие новости

оставлено коментариев