VTT Mikes kehittää Oxfordin yliopiston kanssa uuden sukupolven atomikelloa, joka olisi integroitavissa jopa mikrosirulle. Varsinaisen kelloprototyypin toteuttaminen vaatii tosin vielä lisää tutkimustyötä muun muassa signaali-kohinasuhteen parantamiseksi.

Viime vuosina on aktiivisesti etsitty menetelmiä toteuttaa pienikokoisia atomikelloja, koska kompakteilla, tarkoilla ja edullisilla atomikelloilla olisi lukuisia kaupallisia sovelluksia. Niitä voidaan hyödyntää esimerkiksi tietoliikenteessä, satelliittipaikannuksen luotettavuuden parantamisessa, merenalaisessa malminetsinnässä, itseohjautuvien autojen paikannuksessa GPS-satelliittisignaalin katvealueilla sekä tutkajärjestelmissä.

Suomen VTT Mikes ja Oxfordin yliopisto ovat kehitelleet pieniä kiinteän olomuodon kelloa, jossa hyödynnetään luonnon omaa atomiloukkua C60-fullereenimolekyyliä.  C60 koostuu 60 hiiliatomista ja on muodoltaan lähes pallo.

Kellossa referenssinä toimii pallohiilen muodostaman häkin keskellä ”kelluva” atomi. Häkki suojaa atomia ympäristön häiriöiltä, mikä edesauttaa tarkan ja stabiilin kellosignaalin aikaansaamista. Tuoreessa yhteisjulkaisussa on ensimmäistä kertaa osoitettu kellotransition olemassaolo ja epäherkkyys häiriöille.

Koska kellotransitio eli ns. spinresonanssi on radiotaajuudella, oskillaattorina voidaan käyttää tavallista kideoskillaattoria ja signaali on helposti mitattavissa. Fullereenikello toimii siis ilman tyhjiötä, lasereita ja optisia komponentteja, jolloin se on integroitavissa vaikkapa mikrosirulle.

Kello koostuu jaksollisesti värähtelevästä oskillaattorista, värähtelyjä mittaavasta laskurista sekä ajan ilmaisevasta näytöstä. Hyvän tarkkuuden saavuttamiseksi tarvitaan vielä stabiili ja häiriötön referenssi.

Tarkimmissa optisissa atomikelloissa referenssinä toimii joukko atomeja tai yksittäinen ioni, jotka värähtelevät tarkasti tietyllä taajuudella. Oskillaattorina on erittäin stabiili kellolaser, joka havainnoi atomin värähtelyt.

TAUSTAA: Mikes on nykysin osa Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:ta.

LISÄÄ: Tutkimusartikkeli Physical Review Letters -tiedejulkaisussa (LINKKI) ja IEEE Spectrum-lehden artikkeli (LINKKI) sekä oxfordilainen tutkimusyritys Designer Carbon Materials Ltd (LINKKI)

Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran viikossa (LINKKI).

LUE – UUTTA  – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue tästä ilmaiseksi!

https://issuu.com/uusiteknologia.fi/docs/2_2017