Επιστήμονες και μηχανικοί εργάζονται σε νανοκλίμακα για την ανάπτυξη επαναστατικών τεχνολογιών σε τομείς όπως οι κβαντικοί υπολογιστές- ωστόσο πρόκειται για μια κλίμακα τόσο μικρή που οι συμβατικές μέθοδοι συναρμολόγησης δεν αποδίδουν ή απλά δεν μπορούν να λειτουργήσουν. Σε αυτό το πλαίσιο, ερευνητές στο University of Washington ανέπτυξαν μια βασιζόμενη στο φως τεχνολογία που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιολογία (optial traps ή optical tweezers) για λειτουργία σε ρευστό περιβάλλον χωρίς νερό, με οργανικά διαλύματα πλούσια σε άνθρακα- επιτρέποντας νέες πιθανές εφαρμογές.
Όπως αναφέρουν οι ερευνητές σε επιστημονικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στις 30 Οκτωβρίου στο Nature Communications, τα optical tweezers λειτουργούν ως μια βασιζόμενη στο φως «ελκτική ακτίνα» που μπορεί να συναρμολογήσει υλικά ημιαγωγών σε νανοκλίμακα, δημιουργώντας μεγαλύτερες δομές. Αντίθετα με τις ελκτικές ακτίνες της επιστημονικής φαντασίας, οι ερευνητές χρησιμοποιούν την ακτίνα αυτή για να πιάνουν υλικά εξαιρετικά μικρού μεγέθους- δισεκατομμύρια φορές μικρότερα του μέτρου.
«Είναι μια νέα προσέγγιση στην κατασκευή σε νανοκλίμακα» είπε ο Πίτερ Παουζάουσκι, co-senior author της έρευνας. «Όλα τα τμήματα βρίσκονται στο διάλυμα, και μπορούμε να ελέγξουμε το μέγεθος και το σχήμα της νανοδομής καθώς συναρμολογείται κομμάτι- κομμάτι».
«Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική σε ένα οργανικό διάλυμα μπορούμε να δουλεύουμε με εξαρτήματα που αλλιώς θα υποβαθμίζονταν ή θα διαβρώνονταν σε επαφή με νερό ή αέρα» είπε ο Βίνσεντ Χόλμπεργκ, άλλος ένας εκ των ερευνητών. «Τα οργανικά διαλύματα επίσης μας επιτρέπουν να υπερθερμαίνουμε το υλικό με το οποίο δουλεύουμε για να ελέγχουμε τις μεταμορφώσεις υλικού και να ωθούμε τη χημική διαδικασία».
Για σκοπούς επίδειξης της τεχνικής αυτής, οι ερευνητές δημιούργησαν μια ετεροδομή νανοκαλωδίων, που αποτελείται από διαφορετικά τμήματα τα οποία αποτελούνται από διαφορετικά υλικά. Τα αρχικά υλικά ήταν «νανοράβδοι» κρυσταλλοειδούς γερμανίου, η καθεμιά μήκους μερικών εκατοντάδων νανομέτρων και διαμέτρου μερικών δεκάδων. Το τελικό αποτέλεσμα ήταν η επιτυχής συναρμολόγηση της ετεροδομής, υποδεικνύοντας πως η τεχνική αυτή μπορεί να ανοίξει τον δρόμο για τη δημιουργία τοπολογικών qubits για εφαρμογές κβαντικών υπολογιστών.
Η «ελκτική ακτίνα» είναι στην πραγματικότητα ένα πολύ εστιασμένο λέιζερ που δημιουργεί ένα είδος οπτικής παγίδας. Μέχρι τώρα οι οπτικές παγίδες χρησιμοποιούνταν σχεδόν αποκλειστικά σε νερό ή σε κενό. Επί της προκειμένης οι ερευνητές τις προσάρμοσαν για να λειτουργούν στο πιο ρευστό περιβάλλον των οργανικών διαλυμάτων.
