Vad begränsar beteendet hos ett kolnanorör? Detta är en fråga som många forskare försöker svara på. Fysiker vid Göteborgs universitet, Sverige, har nu visat att elektromekaniska principer är giltiga även på nanometerskala. På det här sättet, kolnanorörens unika egenskaper kan kombineras med klassisk fysik – och detta kan visa sig användbart i framtidens kvantdatorer.

"Vi har studerat kolnanorör teoretiskt, för att se hur de beter sig när de stimuleras att bete sig enligt lagarnas kvantmekanik. Resultaten ger en helt ny plattform för forskare att stå på", säger Gustav Sonne vid institutionen för fysik vid Göteborgs universitet.

Varje dag använder vi ett antal olika mikroelektromekaniska komponenter för olika former av detektion, för att avgöra om en viss process har ägt rum eller om ett visst ämne förekommer. Dessa kan inte upptäckas utan instrument. Ett exempel är detektering av snabba accelerationer som används för att aktivera krockkudden i en bil vid en olycka. Gemensamt för alla dessa komponenter är att de kombinerar mekaniska och elektroniska egenskaper för att reagera på yttre stimuli.

Gustav Sonne har tagit forskningen ner till en helt ny dimension – från mikrometerskalan till nanometerskalan – och han har studerat de yngre bröderna till dessa komponenter:nanoelektromekaniska system. Studierna har baserats på små nanorör hängande mellan två elektriska kontakter. Han har i efterhand räknat ut hur små vibrationer i de upphängda rören kan kopplas till en ström som leds genom dem.

"Vår forskning har främst fokuserat på hur dessa system, som består av en liten, superlätt mekanisk oscillator (det upphängda nanoröret), kan beskrivas i kvantmekaniska termer, och vilka effekter detta har på de mätningar vi kan genomföra. Vi har kunnat demonstrera ett antal nya mekanismer för elektromekanisk koppling som borde vara möjliga att observera experimentellt. Detta, i tur och ordning, kan leda till extremt exotiska fysiska fenomen i dessa strukturer, fenomen som kan vara av intresse för forskning om kvantdatorer, och andra områden."

Intresset för nanorör är baserat på deras enastående egenskaper:de är bland de starkaste materialen som är kända, väger nästan ingenting, och har extremt hög konduktivitet för både elektriska strömmar och värme. Kolnanorör kan användas för att tillverka kompositmaterial som är flera storleksordningar starkare än för närvarande tillgängliga material.