Физики из России, Белоруссии и Испании разработали микроскопический датчик силы, в своем устройстве использующий углеродные нанотрубки. Описание датчика представлено к публикации в журнале Computational Materials Science, с ее кратким содержанием можно ознакомиться на сайте Московского физико-технического института.
Устройство представляет собой две нанотрубки, которые размещены торцами напротив друг друга. К торцам прикладывается электрическое напряжение, а возникающий ток силой около десяти наноампер проходит в промежутке между двумя торцами за счет туннельного эффекта. Значение внешней силы устройство определяет по изменению расстояния между торцами нанотрубок, от которого зависит сила туннельного тока.
Датчик способен контролировать взаимное расположение микроскопических нанообъектов и степень их деформации; значение силы, которую может измерять устройство, имеет порядок десятых наноньютонов; для сравнения, вес комара почти в сто тысяч раз больше.
Туннельный эффект — квантовомеханическое явление, заключающееся в существовании отличной от нуля вероятности для частицы преодолеть потенциальный барьер даже тогда, когда энергии частицы для этого недостаточно. В классической физике такая частица не смогла бы выйти из пределов потенциальной ямы. Примером устройства, работающего по принципу туннельного эффекта, является туннельный микроскоп.
Ученые рассматривают возможность использования датчика силы в качестве датчика магнитного поля. С этой целью физики собираются в устройство ввести магнитные фуллерены.