NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/quantuminterferentie-in-enkele-moleculen-nr-141/

Geprint op :
17 december 2018
20:13:58

Deeltjes kunnen worden beschreven als golven – die kunnen botsen en interfereren. Quantuminterferentie, het verschijnsel waarbij een enkel deeltje interferentie met zichzelf vertoont, is een bekend begrip in de moderne natuurkunde. Een voorbeeld is de interferentie van elektronen in geleiders.

Quantuminterferentie van elektronen kan in zogenaamde Aharonov-Bohm-ringen leidt tot oscillaties in het geleidingsvermogen. Aharonov-Bohm-ringen zijn metalen ringetjes met afmetingen van enkele micrometers. De sterkte van het magnetisme dat door het ringetje gaat, beïnvloedt de fase van de elektrongolf. Die bepaalt op zijn beurt of er constructieve interferentie optreedt, waarbij de geleiding toeneemt, of destructieve interferentie waarbij geleiding afneemt. Het verschil in geleiding is doorgaans in de orde van procenten. Metingen moeten gebeuren bij lage temperaturen.

Nanoschaal
Quantuminterferentie is goed bestudeerd op de micrometerschaal, maar niet op de nanoschaal. Moleculen vormen uitstekende modelsystemen om hier verandering in te brengen. De energieverschillen die een rol spelen in moleculen zijn vele malen hoger dan in Aharonov-Bohm-ringetjes, zodat quantumeffecten zelfs bij kamertemperatuur te verwachten zijn. Ook is te verwachten dat de geleidingverandering veel groter zal zijn dan in de Aharonov-Bohm-ringetjes.

In dit programma zullen onderzoekers uit Delft en Leiden quantuminterferentie onderzoeken bij moleculen. Er zijn er enkele voorspellingen over hoe quantuminterferentie zich precies manifesteert, maar experimenteel is nog niets bevestigd. Een meting van de geleiding als functie van het magnetisch veld, zoals bij Aharonov-Bohm-ringetjes gedaan wordt, is bij deze systemen geen optie. De moleculen zijn namelijk zo klein dat de magneetvelden die nodig zijn om de geleiding te beïnvloeden erg groot zijn (ongeveer duizend Tesla). De onderzoekers gaan daarom op zoek naar alternatieve methoden om quantuminterferentie, en de invloed hiervan op de moleculaire geleiding, aan te tonen. Metingen bij kamertemperatuur en het omzeilen van interferentie zijn belangrijke aspecten van het werk.

Het programma heeft een sterk exploratief karakter. Samenwerking tussen chemici, theoretische en experimentele fysici is essentieel. Het aantonen van quantuminterferentie effecten is de eerste stap in het onderzoeksprogramma. Immers, zodra bekend is hoe quantuminterferentie zichtbaar gemaakt kan worden, kunnen deze quantumeffecten ook gebruikt worden om bijvoorbeeld nieuwe moleculen te maken die als gevoelige sensoren kunnen dienen.