Создан детектор нейтральных атомов из углеродной нанотрубки

Физики из Гарвардского университета (США) выстроили детектор нейтральных атомов на базе находящейся под напряжением однослойной углеродной нанотрубки.

В состав устройства вошла полученная способом химического осаждения из паровой фазы нанотрубка длиной 10 мкм и диаметром в пара нанометров, протянутая над отверстием, которое было проделано в мембране из нитрида кремния. Мембрана с двух сторон крепилась к кремниевой подложке, а к нанотрубке были подведены железные электроды. Над данной конструкцией размешался канальный электронный умножитель, что является детектором ионов.

С целью проведения опыта ученые охладили атомы рубидия в магнитооптической ловушке до 200 мкК. После этого отдельные ядерные «импульсы», в каждом из которых находилось по 106 атомов, систематично посылались в сторону нанотрубки, расположенной на расстоянии около 2 см, перпендикулярно ее оси. Большинство атомов проходило мимо, но те 5–10 частиц из миллиона, каковые приближались к нанотрубке на микрометр и менее, захватывались ею и начинали вращаться около нее по неспешно сужающейся орбите; данный процесс авторы сравнивают с действием черной дыры на вещество.

Начальная скорость перемещения атомов — 5,3 м/с — на протяжении вращения возрастает до 1 200 м/с, — говорит участница изучения Энн Гудселл (Anne Goodsell). — Температура, соответствующая их кинетической энергии, изменяется от 0,1 до нескольких тысяч кельвинов менее чем за одну микросекунду.

Вращение завершается тем, что валентный электрон атома туннелирует в нанотрубку, а появившийся ион отлетает в другую сторону, попадая (в совершенстве) в детектор.

Изображение «подвешенной» нанотрубки и схема устройства (иллюстрация из издания Physical Review Letters)

В опытах, при оптимальном напряжении на нанотрубке, исследователи регистрировали только 5 процентов ионизированных атомов, что в полной мере соответствует эффективности примененного геометрии эксперимента и электронного умножителя. При замене умножителя позиционно-чувствительным детектором на базе микроканальных оптимизации и пластин методики опыта эффективность регистрации атомов, согласно точки зрения авторов, обязана приближаться к 100 процентов. Помимо этого, это разрешит взять пространственное разрешение нанометрового порядка.

Детектор, как продемонстрировано на рисунке ниже, начинает действующий при подаче строго определенного напряжения. Это позволяет оценивать энергию ионизации атома и отличать атомы разных элементов приятель от приятеля.

Число ионов, зарегистрированных в каждом «импульсе» атомов, при различных напряжениях на нанотрубке (иллюстрация из издания Physical Review Letters)

Перемещение атомов по спирали около нанотрубки, вылет и ионизация иона (фиолетового) в направлении детектора (иллюстрация Anne Goodsell и Tommi Hakala, Harvard University)

Полная версия отчета размещена в издании Physical Review Letters.

Случайные записи:

• Smartcharge: «умные» лампочки не оставят без ответа при отключении электричества
• Японские учёные, возможно, нашли выключатель старения клеток человека

Thorium: An energy solution — THORIUM REMIX 2011

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Транзистор из углеродной нанотрубки обеспечит взаимодействие человека и машины

  Ученые сконструировали гибридный бионаноэлектронный транзистор, что питается от молекулы АТФ, либо аденозинтрифосфата, источника энергии живых клеток….

• Мы давно вдыхаем углеродные нанотрубки?

  Выясняется, мы довольно часто видимся с углеродными наноструктурами в обыденной жизни. Наряду с этим, как продемонстрировали изучения американских…

• Углеродные нанотрубки могут вызывать рак

  Учёные из центра изучения воспалительных процессов университета Эдинбурга (Centre for Inflammation Research, University of Edinburgh) поняли, что…

• Углеродные нанотрубки пропускают электрический ток в два раза лучше, чем предполагалось

  Исследователи из университета штата Иллинойс (University of Illinois) показали большое повышение в пропускании электрического тока углеродными…