Учёным из Венского университета (Австрия), в сотрудничестве с коллегами из Италии, Франции, Китая и Японии, наконец удалось раскрыть странный и на первый взгляд парадоксальный квантовый эффект, связанный с карбином — линейной формой углерода, где атомы чередуются одинарными и тройными связями.

Фото: Emil Parth, Faculty of Physics, University of Vienna

Исследование показало, что карбин, будучи заключённым в углеродные нанотрубки, демонстрирует неожиданно сильную вибрационную связь с ними, несмотря на то что между структурами не происходит обмена электронами. Такой тип взаимодействия был ранее неизвестен и ставил в тупик физиков почти десять лет.

Команда под руководством Эмила Парта (Emil Parth) использовала спектроскопию комбинационного рассеяния (Рамановскую спектроскопию) и модели, построенные на базе машинного обучения, чтобы смоделировать и объяснить поведение структуры на атомном уровне.

Как выяснилось, цепочка карбина не только чутко реагирует на внешние воздействия, но и влияет на свойства окружающей её нанотрубки, создавая взаимную, хоть и нетривиальную связь. Эта особенность может сделать карбин революционным наноразмерным оптическим сенсором, особенно в приложениях вроде бесконтактного измерения температуры или отслеживания теплопереноса на квантовом уровне.

Карбин известен как один из самых прочных материалов, когда-либо созданных. Его электронные свойства настраиваемы, а механическая устойчивость — феноменальна. Но до сих пор его практическое применение сдерживалось отсутствием понимания сложной вибрационной динамики при взаимодействии с нанотрубками.

Подробнее на iXBT