Атом азота в углеродной оболочке - основа самых маленьких в мире атомных часов - «Наука и технологии»

Основой всех современных атомных часов является вакуумная камера, в которой "плавает" облако из атомов испаренного металла, чаще всего цезия. Это облако освещается светом лазера, который поставляет каждому атому строго определенное количество энергии, в результате чего электроны атомов начинают колебаться, переходя в возбужденное энергетическое состояние и возвращаясь назад. Однако, если энергия фотонов света сдвигается в любую сторону даже на незначительную величину, это приводит к смещению частоты колебаний атомов от точки резонанса, эффективность поглощения света и, следовательно, эффективность работы часов резко падает.

В 2004 году исследователям из американского Национального института стандартов и технологий удалось сократить размеры атомных часов до устройства, высотой всего в несколько миллиметров. Сейчас такие атомные часы на чипе используются достаточно широко в коммуникационных технологиях, в навигации и т.п. Однако, потребителям таких часов приходится в прямом смысле платить очень высокую цену за миниатюризацию. Ведь в малогабаритных атомных часах использован ряд технологий, позволяющих устранить влияние стенок вакуумной камеры на атомы металла, влияние малого размера камеры на стабильность частоты колебаний, утечки энергии от нагревателя, который поддерживает концентрацию атомов и многое другое. В результате этого миниатюрные атомные часы еще долго не будут той вещью, которую можно включить в состав потребительской электроники.

Однако, Эндрю Бриггс (Andrew Briggs) и Аржанг Ардэвэн (Arzhang Ardavan), ученые из Оксфордсокого университета, еще в 2008 году предложили альтернативный вариант создания крошечных атомных часов. Вместо того, чтобы для удержания атомов использовать специальную ловушку в вакуумной камере, они предложили использовать естественную ловушку, молекулу фуллерена C60, сферическую молекулу, состоящую из 60 атомов углерода.

Атом или молекула, заключенные внутри углеродной оболочки, не контактируют с этой оболочкой и защищаются ею достаточно хорошо от любых внешних факторов. При этом, физические и химические свойства молекулы фуллерена с заключенным в ней "чужеродным" атомом, практически не отличаются от хорошо известных свойств чистой молекулы.