Aithníodh i staidéar teoiriciúil nua arna stiúradh ag taighdeoirí ag Ollscoil Chicago agus Saotharlann Náisiúnta Argonne na meicníochtaí micreascópacha trína gcuireann dromchlaí diamanta isteach ar chomhchuibheas chandamach na n-ionad folúntais nítrigine (NV){-lochtanna i ndiamant atá mar bhonn agus mar thaca ag cuid de na braiteoirí chandamach is íogaire sa lá atá inniu ann. Tá an staidéar le feiceáil iÁbhair Athbhreithnithe Fisiceachaagus roghnaíodh é le bheith ina pháipéar Moltaí d’Eagarthóirí.
“Dúshlán amháin atá ann le fada ná a thuiscint cén fáth a gcailleann ionaid NV éadomhain comhleanúnachas chomh tapa sin,” a dúirt Giulia Galli, ollamh i Scoil Innealtóireachta Mhóilíneach Ollscoil Chicago Pritzker (UChicago PME) agus eolaí sinsearach ag Saotharlann Náisiúnta Argonne. "Trí mhúnlaí dromchla na gcéad-phrionsabail a chomhcheangal le ionsamhlúcháin ar dhinimic chandamach, thuigeamar nach é culprit na dí-chomhleanúnachais amháin cé na casadhanna a mhaireann ar an dromchla diamanta, ach conas a ghluaiseann siad: tá torann dromchla dinimiciúil."
Soláthraíonn torthaí an staidéir treoirlínte soiléire, bunaithe ar fhisic, le haghaidh dromchlaí diamanta innealtóireachta a chuidíonn le comhleanúnachas chandamach a chaomhnú, príomhriachtanas le haghaidh braite chandamach agus teicneolaíochtaí faisnéise chandamach atá ag teacht chun cinn.
Is lochtanna scála adamhach iad lárionaid NV i ndiamant ar féidir a staideanna casadh chandamach a thúsú, a rialú, agus a léamh amach go optúil ag teocht an tseomra. Nuair a chuirtear in aice le dromchla diamanta iad, is féidir le hionaid NV comharthaí maighnéadacha agus leictreacha an-lag a bhrath ó mhóilíní, ábhair agus córais bhitheolaíocha. Mar sin féin, cuireann an ghaireacht seo iad i láthair do thorann a bhaineann leis an dromchla, ar nós lochtanna paramhaighnéadacha luaineacha agus luchtú nó torann réimse leictreach, a dhíghrádaíonn go tapa ar a gcomhleanúnachas chandamach agus a chuireann srian ar fheidhmíocht braiteora.
"Sa litríocht, is minic a dtugtar 'X spins' nó 'sins dorcha' ar bhunús an torainn dromchla, toisc nár tuigeadh nádúr micreascópach beacht an torainn, agus d'fhéadfadh sé eascairt ó shuímh neamhghníomhacha optúla," a dúirt UChicago PME Ph.D. an t-iarrthóir Jonah Nagura, príomhúdar an staidéir. "Cuidíonn ár dtaighde le sonrú go díreach cad atá torannach ar an dromchla agus socraíonn sé cosán chun deireadh a chur leis an torann ionas gur féidir le duine braiteoirí candamach níos forbartha agus níos cumhachtaí a chruthú."
Sa saothar seo, chomhcheangail na taighdeoirí teoiric fheidhmiúil dlúis-samhlacha adamhach bunaithe ar dhromchlaí diamanta le hard-ionsamhlúcháin dí-chomhleanúnachais chandamach chun na meicníochtaí torainn dromchla ceannasacha a shainaithint agus a leithlisiú.
"Le linn phróiseas monaraithe na dromchlaí diamanta le haghaidh iarratais braite, féadfar lochtanna dromchla neamh-inmhianaithe a chruthú, lena n-áirítear an méid a dtugaimid bannaí dangling air," a dúirt Nagura. "Is féidir le cuid de na lochtanna seo leictreoin neamhphéireáilte a óstáil, spins paramagnetic a luainíonn le himeacht ama agus a ghineann torann maighnéadach a chuireann isteach ar an ionad NV. Is féidir leis an torann sin comhleanúnachas an NV a laghdú agus féadann sé na comharthaí sprice lag a theastaíonn uait a thomhas a cheilt."
Léiríonn an staidéar go bhfuil tionchar as cuimse ar chomhleanúnachas NV ag an mbealach ina ndéantar an dromchla a fhoirceannadh go ceimiceach. Thaispeáin ríomhanna Nagura nach gcaomhnaíonn dromchlaí foirceanta ocsaigin{- agus{-nítrigine{-nár-comhchuibheas mórchóir fiú do lárionaid NV ach cúpla nanaiméadar faoin dromchla. I gcodarsnacht leis sin, tugann dromchlaí foirceanta hidrigine agus fluairín isteach-torann maighnéadach a bhaineann le dromchla i bhfad níos láidre, rud a ghiorrú go mór amanna comhleanúnachais.
“Mar sin féin, cé go bhfuil tábhacht ag baint le ceimic fhoirceannadh agus treoshuíomh gné, fuaireamar amach gurb é scíthe dromchla-leictreon agus hopáil atá i gceannas ar chomhchuibheas na NVanna éadomhain," a dúirt Nagura.
"Idirghníomhaíonn na spins leictreon atá i láthair ar an dromchla leis na bíoga léasair céanna a úsáidtear chun an lárionad NV a ionramháil agus a léamh amach. Is féidir leis an solas léasair athruithe a thiomáint ar staid luchtaithe an dromchla, rud a fhágann go n-imíonn leictreoin neamhphéireáilte idir láithreacha adamhacha éagsúla. Cruthaíonn an tairiscint sin am breise-réimsí maighnéadacha éagsúla a ghineann torann breise."
Trí na bealaí torainn micreascópacha ceannasacha a shainaithint, cuireann an staidéar treochlár ar fáil chun feabhas a chur ar ghairis chandamacha NV-bunaithe, a bhfuil impleachtaí díreacha aige ar bhraiteacht chandamach agus ar phróiseáil faisnéise.
"Nuair a dhéanaimid cuntas ar ghluaisne leictreon ag an dromchla, tá teoiric agus turgnamh ag teacht suas ar deireadh," a dúirt Nagura.
