4.8
(14)

Timp de mai bine de un secol, știința s-a străduit să demonstreze difracția atomilor, un fenomen major pentru înțelegerea materiei la scară atomică. Această căutare a testat cunoștințele fizicienilor, dar recent datorită proprietăților uimitoare ale grafenului, un material revoluționar, a fost depășită această frontieră științifică.

Difracția este un fenomen în care undele, fie că sunt lumină, electroni sau atomi, se propagă și interacționează cu obstacole sau rețele obișnuite. Prin observarea acestui fenomen, oamenii de știință au reușit să descopere proprietățile ondulatorii ale luminii și ale particulelor, conducând la formularea dualității undă-particulă. Timp de zeci de ani, oamenii de știință au observat cu succes difracția electronilor, dar difracția atomilor a rămas un mister. Atomii, fiind mult mai masivi și complecși decât electronii, au rezistat acestui fenomen, care a întârziat semnificativ capacitatea noastră de a studia materia la scara sa cea mai elementară. Ideea de a observa într-o zi difracția unui atom printr-un cristal părea foarte îndepărtată.

Descoperirea a venit datorită grafenului, o formă de carbon care constă dintr-un singur strat de atomi dispuși într-o structură hexagonală. Acest material ultra-subțire, gros de doar un atom, are proprietăți excepționale, inclusiv stabilitate mare, conductivitate ridicată și rezistență extraordinară. Aceste caracteristici au atras atenția oamenilor de știință din întreaga lume, care au explorat rapid aplicațiile sale în diverse domenii, de la electronică la nanotehnologie. Tocmai această structură atomică excepțională a permis cercetătorilor să depășească un obstacol major în difracția atomică. În timp ce atomii de înaltă energie au deteriorat adesea cristalele tradiționale folosite pentru difracție, grafenul, cu subțirea și robustețea sa, a reușit să reziste la ciocnirile cu atomii fără a fi distrus. Așa se face că o echipă de cercetători condusă de Carina Kanitz de la Universitatea din Viena a reușit să observe difracția atomilor de hidrogen și heliu printr-o foaie de grafen. Rezultatele au fost prezentate într-o postare pe serverul de preprinturi arXiv.

Rezultatele acestui experiment  au făcut posibilă validarea unei ipoteze fundamentale: chiar și atomii pot prezenta comportamente de tip ondulatoriu prin cristale, cu condiția ca condițiile experimentale să fie optimizate, în special durata interacțiunii dintre atomi și cristal. Secretul acestui succes constă în durata scurtă a interacțiunii dintre atomi și grafen. Această interacțiune scurtă previne transferul excesiv de energie care altfel ar putea deteriora cristalul, permițând atomilor să se difracte fără a provoca degradarea materialului.

Această descoperire deschide noi perspective în nanotehnologie și fizica materialelor. Înțelegând mai bine comportamentul ondulatoriu al atomilor, oamenii de știință pot nu numai să perfecționeze modelele teoretice ale materiei, ci și să dezvolte tehnologii avansate pentru a manipula materia la scară atomică. Acest lucru ar putea avea un impact major asupra domeniilor precum crearea de materiale personalizate, imagistica atomică și stocarea informațiilor cuantice. Implicațiile pentru computerele cuantice și pentru fizica cuantică sunt, de asemenea, vaste. Prin observarea atomilor care interacționează cu materiale precum grafenul, devine posibil să se manipuleze și să controleze acești atomi cu o precizie fără precedent, ceea ce ar putea face computerele cuantice mai puternice și mai accesibile. Mai mult, ar putea permite o mai bună înțelegere a fenomenelor cuantice precum intercalarea și suprapunerea, care stau la baza tehnologiilor viitoare.

Cât de util a fost acest articol pentru tine?

Dă click pe o steluță să votezi!

Medie 4.8 / 5. Câte voturi s-au strâns din 1 ianuarie 2024: 14

Nu sunt voturi până acum! Fii primul care își spune părerea.

Întrucât ai considerat acest articol folositor ...

Urmărește-ne pe Social Media!

Ne pare rău că acest articol nu a fost util pentru tine!

Ajută-ne să ne îmbunătățim!

Ne poți spune cum ne putem îmbunătăți?