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Uma coisa e seu oposto Aqui está um conto emaranhado de quatro caminhos de pesquisa que se cruzaram de forma surpreendente no Centro Braun de Institutos Weizmann para Pesquisa Submicron. Ele combina o alto drama com a física subatômica, as coisas com seus opostos e, acima de tudo, a luta jamais cessante para entender a natureza básica do nosso mundo. A primeira parte da história ocorreu em 1937. Nesse ano, Ettore Majorana, um físico teórico siciliano de 31 anos, publicou um artigo no qual expandiu a idéia de outro físico, Paul Dirac. Apenas quatro anos mais velho do que Majorana, Dirac já havia recebido um Prêmio Nobel em física em 1933. Entre outras coisas, ele previu a existência de antipartículas, por exemplo, o positron, que é idêntico ao elétron, mas com uma carga positiva e inversa. As partículas de antimatéria, que já foram observadas no laboratório, eram na época uma idéia radical. Mas foi uma idéia que mudou a maneira como os físicos pensavam sobre a estrutura da matéria no universo. Em seu artigo de 1937, Majorana levou a Fórmula Diracs um passo adiante, propondo que, na teoria, é possivel ter uma partícula elementar que não carregue carga elétrica, de tal forma que essa partícula seria sua própria antipartícula. Esta partícula teórica tornou-se conhecida como fermião de Majoranas (um fermião sendo uma partícula de matéria, ao invés de uma partícula que contém força, como um fóton). A vida pessoal de Majoranas acrescenta intriga à história: apesar de um cientista superdotado que publicou seu primeiro artigo científico como graduação, ele estava mentalmente instável. Seu mentor, Enrico Fermi, o chamou de um gênio da classificação de Newtons. Mas mesmo quando Fermi conseguiu convencê-lo a publicar seu artigo de antipartículas, Majorana estava se tornando cada vez mais solene. Finalmente, em 1938, ele embarcou em um navio em Palermo com destino a Napoli. Mas ele nunca desembarcou. Embora seja bastante certo de que Majorana cometeu suicídio, os rumores de que ele escapou para um mosteiro ajudaram a alimentar o mistério que circunda a teoria de uma partícula que é sua própria antipartícula. Partículas imaginárias A história retoma em 1982 com Robert Laughlin, um físico americano. Laughlin, ao propor uma explicação para um fenômeno quântico denominado Fractional Quantum Hall Effect, que ocorre em semicondutores, fez a afirmação de que, em determinadas circunstâncias, partículas imaginárias que surgem através do comportamento coletivo de elétrons são formadas e que elas carregam cargas elétricas. Curiosamente, as cobranças propostas foram frações da carga básica de um elétron. Espera-se que tais partículas imaginárias apareçam nos sistemas de sistemas Quantum Hall em que os elétrons que se deslocam em uma camada bidimensional são expostos a um campo magnético forte. As cobranças propostas foram frações ímpares um terço, um quinto, etc. de uma carga de elétrons. Esta predição foi provada pela primeira vez experimentalmente em 1997 pelos Institutos de Weizmann Prof. Moty Heiblum e seu grupo de pesquisa uma conquista que contribuiu para a decisão de premiar Laughlin, Stormer e Tsui, Prêmio Nobel de Física em 1998. Mas, em pouco tempo, outras pesquisas sobre quantum Os fenômenos começaram a sugerir a existência de partículas imaginárias com características completamente diferentes, aquelas com cargas fracionárias que eram até metade, um quarto, etc. Heiblum e seu grupo conseguiram provar a existência dessas acusações, também, um feito Que dependia do crescimento de cristais de semicondutores ultra-puros pelos Institutos Dr. Vladimir Umansky no Bramic Submicron Center. Interruptores quânticos As partículas imaginárias vêm em dois tipos: Abeliana e não-abeliana. Estes termos matemáticos, do campo de topologia, referem-se ao que acontece quando ocorrem duas partículas em um sistema que mudam. Ao contrário do tipo Abeliano, no sistema não-abeliano (em que as partículas têm mesmo denominadores), essa troca move o sistema de um estado quântico para outro. Esses estados quânticos são sensíveis somente à topologia do caminho que as duas partículas têm no processo de troca. Como seu estado quântico é modificado somente quando eles mudam de posição, tais trocas de partículas não-abelianas (muitas vezes chamadas de trança) devem ser resistentes às perturbações locais. Eles poderiam assim constituir a base de um robusto tipo de computação quântica conhecida como computação quântica topológica. Embora abstratos e teóricos, essas descobertas ultimamente começaram a atrair interesse, incluindo uma contribuição recente e importante da gigante de software Microsoft para promover a pesquisa. Small Is beautiful Outro caminho de pesquisa, que abriu em 2007, começou com uma visão mais comum da escultura do que a física quântica: o nível de detalhes que os escultores conseguem em suas obras é limitado pela largura da sua melhor ferramenta de escultura. Passado um certo ponto físico, a única maneira de introduzir maiores detalhes na escultura é moldá-lo de baixo para cima, juntando pequenos pedaços de pedra. As dimensões dos menores detalhes serão, assim, determinadas pelo tamanho das pedras menores. O Dr. Hadas Shtrikman usou essa visão em seu laboratório do Instituto Weizmann, passando de cristais crescentes em duas dimensões que foram ainda mais miniaturizados para nanofios que podem ser usados ​​diretamente em dispositivos eletrônicos. Trabalhando com o Dr. Ronit Popovitz-Biro ao longo de vários anos, ela conseguiu cultivar nanofios com estrutura de cristal perfeita e tão fina que, para todos os propósitos práticos, os elétrons fluem através deles em uma dimensão. O caminho final nesta história começou em 2001, com o Prof. Alexei Kitaev, ex cientista visitante do Weizmann Institute. Kitaev sugeriu que a memória topológica quântica poderia ser criada usando uma nova versão de partículas de partículas imaginárias não-abelianas sem qualquer carga que tivesse as propriedades das partículas de Majorana. Estes não seriam verdadeiros fermions de Majoranas, que são partículas de matéria, mas partículas imaginárias complexas nas quais a falta de carga seria tanto um estado como seu próprio antiestado. Alguns anos depois, em 2010, os Institutos Prof. Yuval Oreg e seus colegas, o Prof. Felix von Oppen, da Universidade Aberta de Berlim e o Prof. Gil Refael, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, descreveram a possibilidade de criar estados quânticos contendo partículas imaginárias complexas que Comportar-se como partículas de Majorana. Para fazer isso, eles propuseram um sistema experimental relativamente simples, baseado em nanofios semicondutores unidimensionais colocados perto de um supercondutor, com um campo magnético fraco aplicado ao longo do eixo dos nanofios. Os caminhos convergem para Oreg e seu estudante de pesquisa, Yonatan Most, sugeriu que, se os nanofios de Shtrikmans fossem colocados ao lado do supercondutor, partículas imaginárias complexas de grandeza apareceriam nas extremidades dos fios. Heiblum, o médico pós-doutorado Dr. Anindya Das e o estudante de pesquisa Yuval Ronen planejaram e construíram um aparelho experimental para testar essa teoria, e em poucos meses eles conseguiram encontrar evidências de estados quânticos que se enquadram no perfil esperado para os estados propostos de Majorana. Pouco tempo antes de completarem sua experiência, o físico holandês Leo Kouwenhoven, da Universidade de Delft, anunciou uma descoberta semelhante, apoiando Oreg e seus colegas propuseram a realização do experimento. Se esses resultados apontam para um estado de Majorana, digamos Heiblum e Oreg, eles nos aproximarão de perceber os princípios da computação quântica. Pergunta aberta Os estados quânticos vistos no Instituto Weizmann e Delft através de observações das partículas imaginárias despertaram muita excitação. No entanto, como observado, eles não são partículas verdadeiras de Majorana, que, como férmions, devem ser partículas de matéria real para se qualificarem. Em outras palavras, a questão ainda está aberta: as partículas que Majorana previu realmente existem na natureza. Alguns pensam que os neutrinos podem ser partículas de Majorana e, se for esse o caso, pode ajudar a resolver um dos maiores mistérios da física. No Big Bang, quantidades iguais de matéria e antimatéria deveriam ter sido produzidas, mas nós observamos apenas matéria em nosso universo. Como a matéria sobrevive no mundo quando todas as antimatérias desapareceram. Se os neutrinos fossem partículas de Majorana, isso poderia implicar uma força ainda não detectada no universo que prefere a matéria sobre a antimatéria. A pesquisa do Prof. Moty Heiblums é apoiada pelo Fundo Dan e Herman Mayer para Submicron Research, o Willner Family Leadership Institute para o Weizmann Institute of Science, Joseph H. e Belle R. Braun Center for Submicron Research, que liderou Maurice e Gabriela Goldschleger Centro de Nanofísica, que ele dirige o Wolfson Family Charitable Trust na propriedade de Olga Klein Astrachan e do Conselho Europeu de Pesquisa. Prof. Heiblum é o titular da cadeira Professorial Alex e Ida Sussman da Submicron Electronics. A pesquisa do Prof. Yuval Oregs é apoiada pelo Centro Yeda-Sela de Pesquisas Básicas. Instituto Indígena de Ciência e Tecnologia Espaciais Um instituto autônomo sob o Departamento. De Space, Govt. Da Índia declarada como considerada como uma universidade sob a seção 3 da Lei UGC, 1956 Ph. D Physics, Indian Institute of Science Bangalore. Probing interações anisotrópicas em técnicas e aplicações de RMN de estado sólido M. Phil Physics, Hyderabad Central University. Estudo de problemas de potencial unidimensional usando o formalismo quântico de Hamilton Jacobi M. Sc Physics, Govt. Victoria College Palakkad Kerala (Universidade de Calicut) B. Sc Physics, Govt. Faculdade, Chittur Palakkad Kerala (Calicut Universit Experience Postdoctoral Fellow. Departamento de Física Química, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel. Interesse docente Aplicado Mecânica quântica Física estatística Electrodinâmica Área de Interesse Estudo de dinâmicas restritas em sistemas porosos usando RMN Simulações Dinâmicas Moleculares RMN No desenvolvimento da técnica do espaço Publicações Deutério MAS RMN e modelo dinâmico molecular local para estudar adsorção - cinética de dessorção de um dipeptídeo na superfície interna de SBA-15 S. Jayanthi S. Kababya, A. Schmidt e S. Vega. (J. Phys. Chem. C, Manuscrito apenas aceito (8 a 201 de janeiro)). DOI: 10.1021acs. jpcc.5b11429. Dinâmica restrita de um ligante deuterado enxertado na SBA-15 revelado por Deutério MAS NMR. S. Jayanthi, M. Werner, G. Buntkowsky e S. Vega. (J. Phys. Chem. C, 2013, 117 (25), 13114 13121) Uma descrição de Floquet de Seqüência de Recuperação Homonuclear Alternada de Fase para Sistemas Perdeuterados no Estado Sólido, S. Jayan Thi. U. Akbey, B. Uluca, H. Oschkinat e S. Vega. (J Magn. Reson.2013, 234, 10 20.) Dinâmico Deutério MAS RMN de uma molécula enxertada na superfície interna do material mesoporoso, S. Jayanthi. V. Frydman, S. Vega, J. Phys. Chem. B (2012), 116 (34), 10398-10405. Excitação e correlação de Overtone 14N usando DAPT. S. Jayanthi e K. V. Ramanathan Chem Phys Lett Vol 502 121-125, 2011. Medição sem compensação de acoplamentos dipolares em um único cristal e determinação da orientação molecular. S. Jayanthi. E KV Ramanathan (submetido a ArXives. Biofísica, outubro de 2010. arxiv. orgabs1010.0394 24-SEMA como seqüência de SLF compensada por sensibilidade e compensação para sistemas orientados. S. Jayanthi N. Sinha e KV Ramanathan, J Magn Reson 2010 Dec207 (2): 206-12. 2nSEMA Uma experiência de RMN de estado sólido robusta para a medição livre de deslocamento de acoplamentos dipolares em sistemas orientados usando o bloqueio de rotação transversal efetivo. S. Jayanthi e KV Ramanathan. J. Chem. Phys. 132, 134501 , 2010. Espectroscopia de correlação de carbono do deutério em sistemas orientados a estática usando DAPT. S. Jayanthi e KV Ramanathan. Chem. Phys. Lett. 487, 1-3, 122, 2010. Difusão de arquivo único de água confinada dentro de SWNT: estudo de RMN, Anindya Das, Sundaresan Jayanthi. Handiganadu Srinivasa Murthy Vinay Deepak, Krishna Venkatachala Ramanathan, Anil Kumar, Chandan Dasgupta e Ajay K. Sood, Am. Chem. Soc. Nano. Vol. 4, No.3, 1687-1695, 2010. Diferenciação De Múltiplos Conformistas em Tripeptídeos Projetados usando RMN de Estado Sólido em Natural Abundância. S. Jayanthi. Baswathi Chatterjee e S. Raghothama. Biopolymers Vol.91 No.10, 85, 2009. Medição de Acoplamentos Dipolares de Carbono-Proton em Sistemas Orientados Estáticos usando DAPT. S. Jayanthi, P. K. Madhu e K. V. Ramanathan. J. Phys. Chem. A, 2008, 112 (44), Páginas 11159 11164 Transferência de polarização heteronuclear em sistemas orientados a estática usando uma seqüência de pulso múltiplo sem janelas. S. Jayanthi. P. K. Madhu, N. D. Kurur e K. V. Ramanathan. Chem. Phys. Lett. Vol. 439 Questões 4-6 Páginas 407 41, 2007. Conversas convidadas VSSC - Trivndrum PCM Comitê Acadêmico e de Seleção - Novembro - 2015, Dr. Benny George e Dr. Vijayalakshmi Título: RMN - uma poderosa ferramenta para sondar estrutura e dinâmica em materiais Título: Deutério MAS RMN e Simulações Dinâmicas Moleculares para sondar dinâmica de moléculas convidadas dentro de materiais mesoporosos Bar Ilan University, Ramat Gan, Tel Aiv Israel Abril de 2013, Dr. G. Goobes, Título: Dinâmica de moléculas convidadas na superfície interna de moléculas mesoporosas estudadas por Universidade Técnica de Simulações Moleculares e Dinâmicas Moleculares de deutério, Darmstadt - Alemanha: Ago 2012 Prof. Gerd Buntkowsky. Título: Deutério Dynamic MAS NMR para estudar cinética de dessorção de adsorção e mobilidade restrita de moléculas na superfície interna de materiais mesoporosos. FMP (Leibniz Institut fur Molekulare Pharmakologie) Berlim Alemanha, Ago 2012: Prof. Dr. H. Oschkinat. Título. A Floquet Descrição da Seqüência de Recuperação Homonuclear Alternada de Fase para Sistemas Perdeuterados no Technion de Estado Sólido (Israel Institute of Technology), Haifa, Israel, dezembro de 2010: Prof. A. Schmidt. Título: Novas metodologias na medição de acoplamento pronolar hetero-nuclear com amostras não giratórias Laboratório nacional de campo magnético alto, NHMFL Florida, EUA, julho de 2009: Prof. T. A. Cross. Tilte. Medição do Acoplamento Dipolar Heteronuclear em Sistemas Orientados Estáticos usando NMR de Estado Sólido Novas Técnicas e Aplicações Universidade de Southampton Prof. M. H. Levitts lab U. K. Sep 2007: Título. Técnicas para Determinação de Estrutura em Estudos de Troca de Deutério de RMN de Estado Sólido e DAPT. Uma nova apresentação oral do esquema de transferência de polarização. ConferenceSymposium 16º Encontro Nacional da Sociedade de Ressonância Magnética e Simpósio Especial sobre Aplicações Biomédicas, Lucknow Índia: fevereiro de 2010 Conferência das Montanhas Rochosas em Química Analítica Aspen, EUA 19 a 23 de julho de 2009. Sociedade Nacional de Ressonância Magnética 05-08, 2007, Pune, ÍNDIA Indo - Workshop francês sobre os desenvolvimentos atuais em SS-NMR Pune, INDIA 18-21 julho 2005. ConferênciasSimposiumsWorkshops Reunião Europeia de Ressonância Magnética (EUROMAR), Dublin 1 a 5 de julho de 2012, Dublin-Irlanda. 7ª Conferência Alpina sobre SSNMR 2011 - Chamonix - França. 16ª reunião da Sociedade de Ressonância Magnética Nuclear e Simpósio Especial sobre Aplicações Biomédicas Lucknow - Índia. Participou da Escola Internacional de Estado Sólido NMR de 4 a 8 de janeiro de 2010, Ooty India 5ª Conferência Alpina sobre SS-NMR Chamonix 9-13 de setembro de 2007 Participou da Escola Européia em Materiais Avançados de RMN de Estado Sólido Safed Israel. 8 a 13 de julho de 2007. Conferência Internacional sobre Ressonância Magnética em Sistemas Biológicos Gottingen Alemanha 20 a 25 de agosto de 2006 Participou de Workshop Internacional sobre tendências recentes em SS-NMR IISc-Bangalore. 24-26 de janeiro de 2005 Conferência Internacional sobre Ressonância Magnética em Biologia e Sociedade Nacional de Ressonância Magnética reunião Hyderabad. De 16 a 21 de janeiro. 2005.