Buffalo Ülikooli teadustöö meeskond tuvastas dünaamilise Jahn-Telleri efekti esinemise defektsetes teemantites. Uurimustöö tulemused võivad aidata arendada teemandipõhiseid süsteeme mitmetes rakendustes, näiteks kvantinformatsiooni töötlemisel.
,,Me soovime tavaliselt, et asjad oleksid täiuslikud, kuid elektroonilistes rakendustes on defektid väga olulised,” sõnas uurimustöö juht Peihong Zhang . ,,Defektsete teemantite kasutamist on pakutud välja mitmetesse rakendustesse alates kvantarvutustehnikast kuni bioloogilise pilditehnikani. Meie uurimustöö viib sammu võrra lähemale nende defektsete süsteemide parema mõistmiseni,” vahendab Physorg.com.
3E ergastatud seisundis teemadi lämmastiku-vakantsi keskme arvutuslik energia pind kui moonutuste põhjustaja – kujund, mida nimetatakse ,,väändunud Mehhiko kübaraks” (ingl.k. warped Mexican hat)
Teadustöös uuriti teemante, mille kristallstruktuuris esineb kindel defekt – muidu ainult süsinikust koosnevas täiuslikus kristallvõres asub vakantse ruumiosa kõrval lämmastikuaatom. Ebatäiuslikkuse kohas, niinimetatud ,,lämmastikuvakantsi keskmes” (ingl.k. ,,nitrogen-vacancy center”), võib üksik elektron ,,hüpelda” erinevate energiaseisundite vahel.
Kasutamaks teemantsüsteeme eelmainitud rakendustes, näiteks kvantarvutustehnikas, on ülioluline mõista teemantsüsteemi käitumist juhul, kui elektron ergastub. Elektroni ergastatud seisundit nimetatakse ka ,,3E” seisundiks.
Probleem seisneb aga selles, et lämmastiku-vakantsi keskmes on 3E seisundil kaks täpselt sama energiaga orbitaalset koostisosa, mistõttu on seisund ebastabiilne. Selleks, et energeetilist tasakaalu saavutada, deformeerub teemandi kristallvõre lämmastikuvakantsi lähedal. Tulemusena tekib uus madalama energiaga stabiilsem seisund. Seesugust moondust kristallvõres nimetatakse Jahn-Telleri efektiks ning veel hiljuti ei teatud efekti täpseid parameetreid defektsetes teemantites.
Selle mõistatuse lahendas Zhang koos kolleegidega Rensselaer’i Polütehnilisest Instituudist (Rensselaer Polytechnic Institute). Kasutades Buffalo Ülikoolis saadavalolevat arvutusvõimsust, viis meeskond läbi arvutused, mis paljastasid täpselt teemandi moondumise viisi. Arvutustulemused on kooskõlas eksperimentaalsete uurimustöö tulemustega ning heidavad valgust tähtsatele teemadele, näiteks sellele, kui kaua püsib ergastatud elektron lämmastikuvakantsi keskmes sidusalt kõrgemas energiaseisundis.
Teadusartikkel: ,,Dynamic Jahn-Teller Effect in the NV Center in Diamond“