喬治亞理工學院科學家發現了一種現象，這一現象允許利用交流電“約瑟夫森效應”測量納米結構的機械運動。這項發現將用于識別納米粒子機械屬性并使之特性化，其中包括具有生物學應用價值的納米材料。該發現已刊登 《自然納米技術》雜志網絡版上。

　　1962年，在布賴恩.約瑟夫森發表的研究文章中提到了與超導體之間的電流有關的交流電“約瑟夫森效應”。該研究成果使他獲得了1973年的“諾貝爾獎”。約瑟夫森預言，把兩塊超導體通過一張絕緣薄層連接起來后(即所謂的“約瑟夫森連接”)，當兩端的超導體保持穩定的電壓差時，交流電可以穿過絕緣薄層進入另一超導體中(這就好比打開水龍頭并在水流出的瞬間讓水開始上下流動)。電流振蕩的頻率與應用電壓有直接關系。

　　大量的實驗充分證明了這一預言的正確性。“約瑟夫森交流電”頻率已被用來定義標準電壓。“約瑟夫森效應”在物理、計算和傳感技術領域得到了廣泛的應用。它可以用于對極弱磁場中的電磁輻射進行超高靈敏度探測，還可以用于計算超導量子比特。

　　現在，喬治亞理工學院實驗物理學家阿里克希.馬爾琴科夫和理論家烏茲.蘭德曼發現，交流電“約瑟夫森效應”可用于探測位于“約瑟夫森連接”中的原子或分子機械運動。

　　“我們的實驗表明，除了能夠探測‘約瑟夫森交流電’的電磁輻射效應之外，還可以用它來探測‘約瑟夫森連接’里的原子或分子機械運動，”蘭德曼說：“利用這種效應，我們也許不僅能探測原子級的現象，甚至還可以運用這類現象，其前景是非常激動人心的。”

　　馬爾琴科和蘭德曼發現，超薄鈮納米線電導系數的波動是由來回穿梭于聚合電導線之間的一對原子(即二聚體)造成的。2007年1月，馬爾琴科和蘭德曼在《物理評論快報》上發表了一篇論文，文章詳細闡述了他們的上述發現。

　　馬爾琴科和蘭德曼與他們的同事戴震霆、布蘭頓.多內胡和羅伯特.巴內特在這項最新的研究中宣稱，當一種微型“連接”結構的溫度低于超導轉變溫度時，他們在跟蹤電導系數的過程中發現了不同尋常的特性。電導系數是應用電壓的一種測量函數。

　　喬治亞理工學院物理分校助理教授馬爾琴科說：“在我們實驗中，只有納米線在電導系數Vs應用電壓的曲線圖中始終顯示出一系列額外的峰值。在這些測量中，一個峰值代表一次共振，這表明我們已經創造出固有的高頻‘約瑟夫森電流振蕩’，因此，我們開始觀察可能的物理機制。”

　　該小組假設新的測量峰值來自于二聚體的機械運動，這種機械運動使電流在特定的應用電壓條件下得到加強。每次當電壓達到最大時，“約瑟夫森交流電”的頻率將與“連接”外的納米結構的振蕩頻率產生共振。

　　接下來，蘭德曼的研究小組根據第一原理計算法做出以下預言：這些峰值將在三種不同的頻率或電壓條件下以整倍數的形式出現，第一個峰值相應于二聚體在鈮電極兩端的來回振蕩；第二個峰值相應于連接兩個端點的鈾向正交運動；最后一個峰值相應于二聚體在兩個端點之間的軸向搖擺或搖動振蕩。緊接著的定點實驗表明，當溫度上升并接近超導轉變溫度時，共振峰值將逐漸消失，但它們的位置不會發生變化。這些觀測數據在本質上和數量上與實驗測量和理論預測完全相符，從而證明這種新觀察到的電導系數峰值確實是納米原子振蕩運動造成的。

　　馬爾琴科和蘭德曼計劃進一步探測“約瑟夫森連接”的振蕩效應，同時把這些研究所獲得的信息運用于測定振蕩特性、原子排列以及金屬、有機和生物分子納米結構的轉送機制。

　　蘭德曼說：“我們的目標是利用我們的研究成果開發出相應的設備和傳感技術。”