벤 킹은 슬롯 감지 장치에 사용하기 위해 오랫동안 기다려온 물질을 만들기 시작하지 않았지만 생명은 슬롯 과학과 마찬가지로 이상할 수 있습니다. 리노에 있는 네바다 대학의 화학 교수인 King은 특정 기능을 갖도록 설계된 2차원 재료를 개발하는 작업을 하고 있었습니다.
그가 만든 재료 중 하나는 초유체 헬륨이 슬롯 정보를 전달할 수 있는 분자 크기의 구멍이 있는 벽인 분자 그물입니다. 이 그물의 구멍은 직경이 약 1나노미터입니다.종이 한 장의 두께는 약 100,000나노미터입니다..
공교롭게도 물리학자들은 수십 년 동안 정확히 이러한 특징을 가진 물질을 찾고 있었습니다. King과 그의 동료들이 이 물질에 관한 논문을 발표한 후, California Institute of Technology의 물리학자인 Keith Schwab으로부터 연락을 받았습니다.
King은 "좀 웃기네요"라고 말했습니다. "연구가 당신을 어디로 이끌지 알 수 없습니다. 이 프로그램을 시작할 당시에는 그런 장치에 대해 들어본 적이 없었습니다.
슬롯 얽힘을 사용하여 전역 변화 감지
연구원들은 그들의 흥미진진한 발견에 맞춰 과학적 자금 지원 우선순위를 10년 동안 기다렸고 그들의 인내심에 대해 충분한 보상을 받았습니다. King은 국립과학재단(National Science Foundation)의 슬롯 시스템 프로그램의 변혁적 발전을 위한 슬롯 감지 과제(Quantum Sensing Challenges for Transformational Advances in Quantum Systems)의 200만 달러 보조금의 수석 조사관입니다.
이 보조금은 킹의 연구 그룹이 개발한 분자망으로 분리된 두 개의 초유체 헬륨 저장소를 사용하는 장치 개발을 지원하기 위한 자금을 제공합니다. 그물은 많은 작은 조각, 즉 단량체로 구성됩니다.
초유체 헬륨 슬롯 간섭 장치 또는 SHe-quid로 알려진 이 장치는 두 개의 헬륨 저장소 사이의 슬롯 얽힘을 사용하여 지구 자전 속도의 극히 작은 변화를 감지합니다. 이러한 변화는 예를 들어 지구의 자전 속도를 높이거나 낮출 수 있는 각운동량을 갖는 허리케인으로 인해 발생할 수 있습니다.
"이러한 유형의 센서에 대한 가장 확실한 응용 분야 중 하나는 자이로스코프 안내와 같은 회전 현상을 측정하는 매우 민감한 방법을 갖는 것입니다."라고 King은 말했습니다.
자이로스코프 안내는 항해는 물론 제임스 웹 우주 망원경에서도 널리 사용됩니다.
중력 감지를 포함하여 SHe-액체의 다른 응용 분야를 상상할 수 있으며 중력파 감지 및 암흑 물질 지문과 같은 이국적인 응용 분야를 찾을 수 있으며 실제 응용 분야도 있습니다.
"슬롯에서 특히 관심을 끄는 또 다른 분야는 측지학과 광물 탐사입니다." 킹이 말했습니다. "우리 발 아래의 밀도 차이로 인해 국부 중력장에 작은 변화가 있는 경우가 많습니다."
이러한 중력 변화는 특정 위치의 광물 매장지에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
학제간 영향
King의 프로젝트는 이 프로그램의 자금 지원 대상으로 선정된 18개 프로젝트 중 하나입니다. 이 보조금에 대한 King의 공동 작업자로는 초유체 헬륨 물리학 전문 이론가인 Adrian Del Maestro와 2D 재료 제작을 돕는 실험가인 Erik Henriksen이 있습니다.
“화학자로서 나는 초유체 헬륨 슬롯 간섭 장치에 대해 아무것도 몰랐습니다.”라고 King이 말했습니다. "그래서 사람들과 대화하고 소통하는 것이 매우 중요합니다."
킹은 자신의 연구실에서 여러 학생들과 함께 프로젝트를 진행할 예정입니다. 학부생인 Phillip Damke와 Seth Freese, 그리고 대학원생인 John Nyogbe가 현재 폴리머 제작에 참여하고 있습니다.
"수십년 동안 슬롯 규모의 과학적 탐구는 우리 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 놀라운 발견을 가져왔고 슬롯 기반 기술에 대한 감질나는 가능성을 가져왔습니다"라고 NSF 이사인 Sethuraman Panchanathan은 보도 자료에서 말했습니다. "우리는 이제 이러한 프로젝트와 기타 프로젝트를 통해 슬롯 연구의 다음 단계를 밟고 있습니다. 이 프로젝트는 기초 연구와 우리의 삶, 경제적 번영, 국가 경쟁력에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 잠재적 응용 프로그램을 결합합니다."
