یخچال‌های ماکروویو برای نانوتشدیدکننده‌های مکانیکی

دانشمندان آزمایشگاه ملی فیزیک (NPL)‌، با ساخت اولین
یخچال مایکروویو بسیارکوچک در دمای اتاق در جهان، در حال هموارکردن راهی
برای اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق در مقیاس نانو و کوچکتر هستند.

این “یخچال” مایکروویو شباهتی به آنچه در آشپزخانه شما
موجود است، ندارد. به جای سرد نگهداشتن مواد غذایی، آنها باید افزاره‌های
بسیار ریزی به نام “میکرو” یا “نانو” تشدیدکننده‌های مکانیکی را تا دمای
بسیار پایین -۱۷۳^oC سرد کنند. برای آنکه اندازه‌گیری این افزاره‌ها با دقت
انجام شود لازم است که آنها که شبیه تخته‌های شیرجه (ساده‌ترین نوع یک
تشدیدکننده که مانند یک دیاپازون دارای فرکانس تشدیدی مشخص است) هستند؛ سرد
شوند.

در ساخت یک افزاره دقیق، گرما یک عامل مزاحم است. هر ماده‌ای که گرم‌تر از
صفر مطلق (-۲۷۳^oC) باشد، اتمهایی در داخل خود خواهد داشت که در حال حرکت
هستند و این امر باعث ایجاد اشکال در اندازه‌گیری‌های دقیق خواهد شد.

این محققان روشی را توسعه داده‌اند که می‌تواند به طور انتخابی تنها آن
قسمتی از نمونه را که قرار است اندازه‌گیری شود، سرد کند. این سردسازی
انتخابی از اتلاف مقادیر بسیار زیادی از انرژی جلوگیری می‌کند، زیرا لازم
نیست که انرژی بسیار زیادی برای سردکردن کل نمونه‌ای که شما فقط می‌خواهید
قسمت بسیار کوچکی از آن را اندازه‌گیری کنید، صرف شود.

این روش می‌تواند استفاده فراوانی در فیزیک کوانتوم و نانومقیاس داشته باشد
زیرا قابلیت اندازه‌گیری تغییرات بسیار کوچک فرکانس نانوتشدیدکننده‌ها،
اجازه آشکاری‌سازی تغییرات بسیار کوچک در فاکتورهای فیزیکی مانند جرم،
نیرو، و جابجایی را به دانشمندان می‌دهد. این به معنای آن است که می‌توان
از این روش در جاهایی مانند شناسایی ویروس‌ها، که به آشکارسازی بسیار حساس
نیاز است، استفاده کرد.

این روش می‌تواند در بلند مدت به توسعه تخته شیرجه‌های کوانتومی بسیار
دقیقتر نیز منجر شود که در آن حالت می‌توان به سوالات بزرگ فیزیک کوانتومی
مانند “در چه مقیاسی اثرات کوانتومی از بین می‌روند؟”، جواب داد.

نتایج این تحقیق در مجله‌یApplied Physics Letters. منتشر شده‌است.