Új magyar felfedezés az elektronok világában

Fontos, új felfedezést közölt az úgynevezett alagúthatással kapcsolatban a Wigner Fizikai Kutatóközpont Dombi Péter által vezetett kutatócsoportja. Az alagúthatás fontos velejárója a kvantummechanikai jelenségeknek, amelyek forradalmasították a fizikát a XX. században. Az eredményt a nanotudományok vezető nemzetközi folyóirata, a Nano Letters közölte.

Az alagúthatás lényege, hogy egy elektron akkor is képes áthatolni egy előtte álló akadályon (úgynevezett potenciálgáton), ha ahhoz a klasszikus fizika szabályai szerint nincs elegendő energiája. A jelenséget először az 1920-as években említették, ezt követően pedig számos tudós foglalkozott vele. Az elmúlt 70-80 évben összesen 5 Nobel-díjat osztottak ki olyan kutatómunkáért, amely az alagúthatással kapcsolatos eredményt vagy gyakorlati alkalmazást mutatott fel. Egyik fontos példa az utóbbira a pásztázó alagútmikroszkóp megalkotása, amellyel különböző felületeket lehet nanométeres pontossággal vizsgálni.

Az alagúthatást korszerű lézerekkel is el lehet érni. A Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársai kísérleteikhez olyan lézerfényt használtak, amelyben a lézernyaláb átmérője egy átlagos hajszál huszad része. A lézerfény energiájának térbeli koncentrációját ráadásul egy nanooptikai jelenséggel növelték tovább, amelyet a mintán jelenlévő arany nanorészecskék eredményeztek. A folyamat során nagyságrendekkel meg tudták növelni a lézerfény elektromos terét, ezzel a megoldással pedig az alagúthatásnak egy új megnyilvánulását tudták kimutatni.

Forrás: Wigner Fizikai Kutatóközpont

A kutatók által vizsgált tartományban az elektronok részben a kvantummechanikai szabályai szerint viselkednek, vagyis alagutazni tudnak egy előttük álló falon (potenciálgáton) keresztül, részben azonban olyan tulajdonságokat is mutatnak, amelyek alapján hagyományos viselkedésükre lehet következtetni.

A Wigner Kutatóközpont fizikusainak új eredménye és további alapkutatási munkája segít a nemzetközi kutatóközösségnek jobban eligazodni az alagúteffektushoz kapcsolódó jelenségkörben.

Ezzel megkönnyítik a gyakorlati felhasználásokat is, például nanooptikai eszközök létrehozását, vagy akár olyan elektronforrások kialakítását, ahol a kibocsátott elektroncsomag időtartama a másodperc milliomodrészének a milliárdodrésze. Ezek az alkalmazások forradalmasíthatják a fizikai és kémiai kutatásokat, és elvezethetnek az elektronmikroszkópok új generációjának létrehozásához is.