Новый физический метод изучения наноструктур
Учёные из Технологического Университета Джорджии в Соединенных Штатах нашли явление, разрешающее применять эффект Джозефсона для обнаружения механического перемещения в наноструктурах.
Эффект, предсказанный Брайаном Джозефсоном в 1962 году и принесший ему Нобелевскую премию в области физики в 1973 году, содержится в следующем. В случае если приложить разность потенциалов к двум сверхпроводникам, соединённым узким изолирующим барьером, через таковой Джозефсоновский контакт будет протекать переменный ток с частотой, прямо зависящей от приложенного напряжения.
Эти предсказания много раз подтверждались экспериментально, так что на сегодня единица измерения напряжения в СИ – Вольт – выяснена через частоту Джозефсоновского тока. Эффект употребляется во многих областях: для сверхчувствительного детектирования электромагнитного излучения либо не сильный магнитных полей, а также в сверхпроводниковых кубитах. Сейчас экспериментатор Алексей Марченков и теоретик Узи Ландман из Технологического Университета Джорджии поняли, что эффект Джозефсона возможно использован для обнаружения механического перемещения атомов в Джозефсоновском контакте.
Схема Джозефсоновского контакта с двумя димером ниобия и сверхпроводящими электродами между ними.
В январе этого года учёные напечатали работу, в которой информировали, что флуктуации проводимости ультратонких ниобиевых нанопроволок позваны колебаниями пар атомов (димеров) между подводящими контактами. В предстоящих опытах, совершённых ниже температуры сверхпроводящего перехода, были обнаружены новые необыкновенные изюминки вольтамперных черт соединения.
Исследователи высказали предположение, что новые пики проводимости при определённых значениях напряжения кроме этого связаны с механическим перемещением димера. Наряду с этим каждое такое пиковое напряжение должно соответствовать резонансу между колебательной эффекта частотой и частотой Джозефсона наноструктуры в контакте.
Совершив квантово-химическое моделирование, учёные вычислили частоты трёх вероятных колебаний димера между двумя электродами: перемещения «вперёд-назад» от одного электрода к второму, колебания перпендикулярно крутильного колебания и оси структуры относительно центра всей структуры. Наряду с этим пики проводимости должны наблюдаться при напряжениях, для которых частота Джозефсоновского тока равна этим частотам либо их целым кратным. «Прицельная» экспериментальная проверка подтвердила эти результаты. Наряду с этим при увеличении температуры до температуры сверхпроводящего перехода интенсивность пиков понижалась, но положение оставалось неизменным.
В предстоящие замыслы исследователей входит более детальное изучение влияния ядерных колебаний на особенности Джозефсоновских контактов, и разработка новых способов определения колебательных черт, транспортных механизмов и атомной структуры в нанообъектах.
Василий Артюхов