Związana z nim zagadka pojawiła się już kilka lat temu, a w celu jej rozwikłania członkowie zespołu badawczego wykorzystali modelowanie oraz analizę oddziaływań między karbynem a nanorurkami. W świetle tych ustaleń, zaprezentowanych na łamach Nature Communications, autorzy wspomnianej publikacji zaproponowali, by wykorzystać tę odmianę węgla w formie czujnika kwantowego.
Czytaj też: Przypadkowo stworzyli materiał, który wydaje się przeczyć prawom fizyki. Wtedy stało się coś niezwykłego
Sprawą zajmowali się fizycy z Austrii, Włoch, Francji, Chin i Japonii. Taki międzynarodowy zespół postawił sobie za cel wyjaśnienie, w jakich okolicznościach karbiny oddziałują z nanorurkami na poziomie kwantowym. Aby uzyskać odpowiedzi jego członkowie wykorzystali możliwości spektroskopii Ramana, która pomaga w identyfikacji cząsteczek na podstawie ich odcisku strukturalnego.
Dołożyli do tego możliwości wynikające z uczenia maszynowego, co w ostatecznym rozrachunku sprawiło, że karbin może okazać się bardzo przydatnym czujnikiem. Jako że aspekty mechaniki kwantowej, na przykład ruch elektronów, drgania atomowe i struktury pasm energetycznych, mają wpływ na właściwości materiałów, to ich badanie jest z tego względu bardzo przydatne.
Karbin to alotropowa odmiana węgla. Fizycy będący członkami międzynarodowego zespołu próbowali rozwikłać zagadkę dziwnych interakcji między karbinem a nanorurkami węglowymi
Naukowcy chcą jak najlepiej poznawać takie mechanizmy, co udało się autorom ostatnich rewelacji. W toku prowadzonych eksperymentów udało im się ustabilizować karbin wewnątrz nanorurek węglowych. To historyczny rezultat, który będzie miał przełożenie na potencjalne praktyczne zastosowania tej odmiany węgla.
Ta wykazuje potencjał między innymi w odniesieniu do technologii półprzewodnikowej i cechuje się imponującą odpornością na rozciąganie. Nie dało się jednak wyjaśnić zadziwiającej relacji z nanorurkami węglowymi. Poczynione starania doprowadziły do realizacji scenariusza, w którym zidentyfikowane zostały interakcje między łańcuchem węglowym a nanorurką.
Czytaj też: Grafit zachowuje się wbrew prawom fizyki. Naukowcy potwierdzili fenomen
Jak wyjaśniają sami zainteresowani, pomimo braku wymiany elektronów między karbinym a nanorurkami, podlegają one nieoczekiwanemu, silnemu sprzężeniu między drganiami dwóch nanostruktur. Występowanie oddziaływań, przy jednoczesnej elektrycznej izolacji, jest możliwe za sprawą wewnętrznych właściwości elektronicznych łańcucha i niestabilności strukturalnej.
Dzięki temu karbin wykazuje wyjątkową czułość na czynniki zewnętrzne, jednocześnie reagując z nanorurką. Taka interakcja nie jest jednostronna: właściwości nanorurki mogą ulegać zmianom przy udziale karbinu. Członkowie zespołu badawczego mówią o perspektywie stosowania go w formie czujnika optycznego w skali nano. W grę wchodzi chociażby zastosowanie jako lokalnego czujnika temperatury do pomiarów transportu ciepła.