Magyar áttörés a nanotechnológiában

2022.04.04. · tudomány

A Nano Letters nanotudományi folyóiratban jelent meg még márciusban az a tanulmány, amelyben a Wigner Fizikai Kutatóközpont Dombi Péter által vezetett Ultragyors Nanooptika Lendület Kutatócsoportja számol be legújabb kutatási eredményeiről.

Az Eötvös Lóránd Kutatási Hálózat (ELKH) hétfői közleménye szerint a kutatóknak sikerült nagyságrendekkel megnövelni az alkalmazott lézerfény elektromos terét, ezáltal az alagúthatásnak egy új megnyilvánulását tudták kimutatni. Mint az ELKH honlapján is olvasható, az alagúthatás a kvantummechanikai folyamatok oly kísérő jelensége, amelynek „lényege, hogy egy elektron akkor is képes áthatolni egy előtte álló akadályon – az úgynevezett potenciálgáton –, ha a klasszikus fizika szabályai szerint nincs hozzá elegendő energiája. A jelenséget először az 1920-as években említették, ezt követően számos tudós foglalkozott vele. Az elmúlt hetven-nyolcvan évben összesen öt Nobel-díjat osztottak ki olyan kutatóknak, akik munkájuk során az alagúthatással kapcsolatos eredményt értek el, vagy hozzá kapcsolódó gyakorlati alkalmazást fejlesztettek ki. Ilyen volt például a pásztázó alagútmikroszkóp megalkotása, amellyel nanométeres pontossággal lehet különböző felületeket vizsgálni”.

A magyar kutatók kísérleteikhez olyan lézerfényt használtak, amelyben a lézernyaláb átmérője egy átlagos hajszál huszadrésze. A lézerfény energiájának térbeli koncentrációját a mintán jelen lévő arany nanorészecskék által okozott nanooptikai jelenség segítségével növelték tovább. A folyamat során sikerült nagyságrendekkel megnövelni a lézerfény elektromos terét, ezáltal az alagúthatásnak egy új megnyilvánulását tudták kimutatni. A kutatók által vizsgált tartományban az elektronok részben a kvantummechanika szabályai szerint viselkednek, vagyis alagutazni tudnak egy előttük álló falon (potenciálgáton) keresztül, ugyanakkor olyan tulajdonságokat is mutatnak, amelyek alapján hagyományos viselkedésükre lehet következtetni.

photo_camera Elektronok kilépése arany nanorészecskék felületéről ultrarövid lézerfény-felvillanások hatására Fotó: Wigner FK

„A Wigner Fizikai Kutatóközpont fizikusainak új eredménye és további alapkutatási munkája segít a nemzetközi kutatóközösségnek jobban eligazodni az alagúteffektushoz kapcsolódó jelenségkörben. Ezzel megkönnyítik a gyakorlati felhasználást, például a nanooptikai eszközök létrehozását vagy akár olyan elektronforrások kialakítását is, ahol a kibocsátott elektroncsomag időtartama a másodperc milliomodrészének a milliárdodrésze. Ezek az alkalmazások forradalmasíthatják a fizikai és kémiai kutatásokat, és elvezethetnek az elektronmikroszkópok új generációjának létrehozásához is” – olvasható a közleményben.

Korábbi kapcsolódó cikkeink: