گروهی از دانشکدۀ فیزیک و نجوم دانشگاه کالیفرنیا تحت راهنمایی کریس رگان، در ادامۀ تلاش برای یافتن مرز بین ترمودینامیک و مکانیک کوانتوم – دو اصل در فیزیک که تاکنون ناسازگار به نظر رسیدهاند- با کمک نانولولههای کربنی کوچکترین لامپ رشتهای جهان را تولید نمودهاند.
ساخت نانولامپ رشتهای با استفاده از نانولولههای کربنی
گروهی از دانشکدهی فیزیک و نجوم دانشگاه کالیفرنیا تحت راهنمایی کریس ریگان، در
ادامهی تلاش برای یافتن مرز بین ترمودینامیک و مکانیک کوانتوم – دو اصل در فیزیک
که تاکنون ناسازگار به نظر رسیدهاند- با کمک نانولولههای کربنی کوچکترین لامپ
رشتهای جهان را تولید نمودهاند.
ترمودینامیک، این گوهر گرانبهای فیزیک در قرن نوزدهم، سیستمها را با تعداد زیادی
از ذرات مرتبط میسازد. مکانیک کوانتومی نیز که در قرن بیستم توسعه یافت، برای
سیستمهای بسیار کوچک استفاده میشود. گروه دانشگاه کالیفرنیا از این لامپ کوچک
برای مطالعه قانون ماکس پلانک در مورد تابش از جسم سیاه استفاده کرد.
در این لامپ رشتهای از یک تک نانولولهی کربنی که پهنای آن تنها ۱۰۰ اتم است،
استفاده شده است. چشم غیر مسلح توانایی دیدن این لامپ را در حالت خاموش ندارد. اما
هنگامی که لامپ روشن می شود، همانند نقطۀ نورانی کوچکی به نظر میرسد. حتی با
بهترین میکروسکوپهای نوری نیز تنها مشاهدۀ طول نانولوله امکانپذیر است. این گروه
برای تصویربرداری از ساختار این رشته، از میکروسکوپ الکترونی با وضوح اتمی استفاده
نمودند.
این رشتهی نانولولهای با داشتن کمتر از بیست میلیون اتم، هم به آن اندازه
بزرگ است که فرضیات ایستای ترمودینامیک را برآورده نماید و هم به آن اندازه
کوچک است که بهعنوان سیستمی مولکولی – که در مکانیک کوانتوم مطرح است- در نظر
گرفته شود.
ریگان میگوید: «از آنجا که هر دو موضوع “تابش از جسم سیاه” و “اندازه (نانو)”
در مرز بین دو تئوری قرار دارند، تصور ما بر این است که مطاله در این زمینه
بسیار امید بخش است. نانولولهی کربنی که بهعنوان رشتهی لامپ مورد استفاده
قرار گرفته برای این منظور مطلوب است زیرا هم بسیار کوچک است و هم پایداری
دمایی فوق العادهای دارد.» اگرچه نانولولههای کربنی در سال ۱۹۹۱ کشف شدند،
استفاده از کربن در لامپ رشتهای، ایده جدیدی نیست.
نتایج این تحقیق در مجلهی Physical Review Letters منتشر شدهاست.
