Hroznový dimer experimentu. Kredit: Fawaz, Nair, Volz.

Jak až k neuvěření, jak hluboce mohou extravagantní videa na sociálních sítích ovlivnit zcela seriózní vědecký výzkumu a vést k ryze praktickým a užitečným aplikacím. Přes téměř šesti lety jsme na OSLU psali o fascinujícím případu bobulí hroznového vína explodujících v mikrovlnce (Fyzici vysvětlili exploze plazmatu půlek bobulí vína v mikrovlnce). Hamza Khattak z kanadské Trent University a jeho kolegové tehdy odhalili mechanismus záhadných explozí koulí plazmatu, které vznikají v důsledku působení mikrovln.

Ali Fawaz. Kredit: A. Fawaz.

Už tehdy to stálo za to. Jak se ale ukazuje, bobule hroznového vína ještě zdaleka neřekly poslední slovo. Tentokrát učarovaly týmu, který vedl kvantový fyzik Ali Fawaz z australské Macquarie University. S kolegy prokázali, že úplně obyčejné bobule vína ze supermarketu mohou vylepšit výkon kvantových senzorů, což by mohlo vést k novým kvantovým technologiím a ekonomicky úsporným senzorům.

Předešlý výzkumu bobulí vína v mikrovlnce se zaměřoval na elektrické pole, tentokrát jde ale o magnetické pole. Fawaz a spol. potvrdili, že dvojice bobulí vína, kterým rozmarně říkají hroznové dimery, v originále grape dimers, mohou vytvářet místa koncentrace mikrovln lokalizovaného magnetického pole (strong localized magnetic field hotspots of microwaves), která se mohou uplatnit ve kvantových senzorech.

Logo. Kredit: Macquarie University.

Badatelé ve svých experimentech použili nanodiamanty s defekty v podobě NV (nitrogen-vacancy) center. Již nějakou dobu víme, že tyto defekty se chovají jako zcela nepatrné magnety a mohou detekovat magnetická pole. Fawaz s kolegy vzali takový nanodiamant s defekty, umístili na konec skleněného vlákna a vložili ho do hroznového dimeru.

Poté svítili zeleným laserem do skleněného vlákna a defekty v nanodiamantu v důsledku toho zářily červeně, přičemž jas této červené záře prozrazuje intenzitu mikrovln v bezprostředním okolí bobulí vína. Jak vítězoslavně uvádí Fawaz, zjistili, že magnetické pole mikrovlnného záření se v přítomnosti hroznového dimeru více než zdvojnásobilo. Klíčová přitom byla velikost bobulí. Nejlépe fungují dvojice bobulí, z nichž každá měří cca 27 milimetrů. Koncentrují mikrovlnnou energii ve zhruba správné frekvenci pro kvantový senzor.

Kvantové senzory obvykle k tomuto účelu využívají safíry. Jak se ale zdá, bobule vína jsou lepší než safíry v koncentrování energie mikrovln, i když za tu cenu, že celý proces je méně stabilní a ztrácí se v něm více energie. Fawaz a spol. na tom teď chtějí intenzivně pracovat.

Video: Why Microwaved Grapes Explode! | ScienceTake

Literatura

Phys.org 23. 12. 2024.

Physical Review Applied 22: 064078.