نانولوله‌های کربنی، که مدتهاست در علوم مواد و الکترونیک کاربرد دارند، می‌توانند به عنوان مصالح ساختاری سیاه‌چاله‌های اتمی نیز استفاده شوند.
اتم‌های سرد و نانولوله‌ها در یک – سیاه چاله – اتمی
نانولوله‌های کربنی، که مدتهاست در علوم مواد و الکترونیک کاربرد دارند، می‌توانند به‌عنوان مصالح ساختاری سیاه‌چاله‌های اتمی نیز استفاده شوند. فیزیکدانان دانشگاه هارواد فهمیده‌اند که نانولوله‌های ولتاژ- بالا می‌توانند باعث چرخش مارپیچی درونسوی اتم‌های سرد با یک شتاب رویایی، قبل از اینکه به شدت متلاشی شوند، گردند. آزمایش آنها در حقیقت نشان‌دهنده اولین مشابه سیاهچاله‌ها در مقیاس اتمی است.
اتم گیرافتاده به دور نانولوله حرکت مارپیچی (مسیر سفید) انجام می‌دهد. با رسیدن به نزدیکی نانولوله الکترون ظرفیت آن (کره زرد) به داخل نانولوله تونل می‌زند.
لنه وسترگارد هاو و همکارانش با فرآیند خنک‌سازی لیزری توانستند ابرهایی شامل یک میلیون اتم روبیدیوم را تا کسری از دمای یک درجه بالای صفر مطلق سرد کنند. این فیزیکدان‌ها سپس این ابرهای اتمی چند میلیمتری را در دو سانتیمتری یک نانولوله کربنی معلق که با ولتاژ چندصد ولتی شارژ شده بود، قرار دادند.
قسمت اعظم این اتم‌ها از این نانولوله عبور می‌کنند ولی آن اتم‌هایی که به یک میکرومتری نانولوله می‌رسند- تقریباً ده اتم از یک ابر یک میلیونی- به‌طور گریزناپذیری جذب شده و در طی حرکت مارپیچی به سمت نانولوله، به سرعت‌های بالایی می‌رسند.
آنه گودشل، یکی از این محققان، می‌گوید: “اتم‌های سرد درحین دور زدن نانولوله با شروع از سرعت تقریبی ۵ متر بر ثانیه به سرعت ۱۲۰۰ متر بر ثانیه می‌رسند. به خاطر این شتاب عظیم دمایی که متناظر با انرژی جنبشی اتمی است از مقدار ۱/۰ درجه کلوین به چندین هزار کلوین در کمتر از یک میکروثانیه می‌رسد. ”
در این لحظه، اتم‌های سریع به یک الکترون و یک یون تجزیه می‌شوند که دارای حرکت چرخشی موازی حول نانولوله می‌باشند و هر دور از حرکت چرخشی را در چند تریلیونیوم ثانیه کامل می‌کنند. سرانجام الکترون از طریق تونل زنی کوانتومی به درون نانولوله مکیده شده و باعث می‌شود که یون همراهی کننده اش با سرعت تقریبی ۲۶ کیلومتر بر ثانیه از نانولوله به دور پرتاب شود.
هاو می‌گوید: ” اتم‌های سرد و علم نانومقیاس دو موضوع جالب هستند که مطالعه و بررسی کاربردهای بالقوه هر کدام بسیار هیجان‌آور است. اهمیت این آزمایش در آن است که برای اولین بار علم نانومقیاس را با اتم‌های سرد ادغام و راه را به‌سوی نسل جدیدی از آزمایش‌های اتم‌های سرد و افزاره‌های نانومقیاس باز کرده است. ”
این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر کرده‌اند.
