Физики приспособили углеродные нанотрубки для точного измерения силы вибраций отдельных молекул и атомов, что позволит использовать их для манипуляций спином в квантовых компьютерах или наблюдения за отдельными молекулами и атомами, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

«Углеродные нанотрубки, по своей сути, похожи на струны гитары, которые вибрируют, когда к ним прикладывают силу. В случае с нашим экспериментом, эти силы были настолько малы, что их можно сравнить с гравитационным взаимодействием, которое возникает между двумя людьми на расстоянии в 4,5 тысячи километров», — заявил Адриан Бахтолд из Института фотоники в Барселоне (Испания).

Бахтолд и его коллеги в 50 раз улучшили точность измерения сил магнитно-ядерного резонанса, экспериментируя с углеродными нанотрубками при сверхнизких температурах. Авторов статьи привлекла небольшая масса, жесткость и простая структура трубок — качества, которые делают их одним из самых эффективных «маятников», способных усиливать и самые легкие вибрации.

Эти «маятники» ученые вставляли внутрь микроскопических транзисторов. Когда к такой трубке приближается атом или молекула, ее электропроводность будет меняться под действием их вибраций, что отразится на характеристиках тока на выходе транзистора. По замыслу физиков, эти колебания можно многократно усилить без внесения искажений, что позволит измерить вибрации молекул с рекордно высокой точностью.

По словам Батхолда и его коллег, их экспериментальный детектор умеет фиксировать вибрации силой в 14 цептоньютонов (10 в минус 24 степени), что в 50 раз меньше, чем удавалось достичь их коллегам в предыдущих исследованиях. Такая точность позволяет применять нанотрубки в качестве одного из компонентов квантовых компьютеров, а также магнитно-резонансных томографов сверхвысокого разрешения, которые смогут наблюдать за отдельными атомами в организме.