Los investigadores han descubierto que se pueden crear conjuntos densos de espines cuánticos en diamante con alta resolución utilizando microscopios electrónicos, allanando el camino para sensores y recursos mejorados para tecnologías cuánticas.
Los diamantes están hechos de átomos de carbono en una estructura cristalina, pero si un átomo de carbono se reemplaza por otro tipo de átomo, esto dará como resultado un defecto en la red. Uno de esos defectos es la Nitrógeno-Vacante NV, donde un átomo de carbonose reemplaza por un átomo de nitrógeno y falta su vecino queda un espacio vacío en su lugar.
Si este defecto se ilumina con un láser verde, en respuesta emitirá luz roja fluorescencia con una característica interesante: su intensidad varía según las propiedades magnéticas del entorno. Esta característica única hace que el centro NV sea particularmente útil para medircampos magnéticos, imágenes magnéticas MRI y computación cuántica e información.
Para producir detectores magnéticos óptimos, la densidad de estos defectos debe aumentarse sin aumentar el ruido ambiental y dañar las propiedades del diamante.
Ahora, los científicos del grupo de investigación de Nir Bar-Gill en el Instituto de Física Racah de la Universidad Hebrea de Jerusalén y el Departamento de Física Aplicada, en cooperación con el Prof. Eyal Buks del Technion - Instituto de Tecnología de Israel, han demostrado queSe pueden obtener densidades ultra altas de los centros NV mediante un simple proceso de usar haces de electrones para expulsar los átomos de carbono de la red.
Este trabajo, publicado en la revista científica letras de física aplicada , es una continuación del trabajo previo en el campo, y demuestra una mejora en las densidades de los centros NV en una variedad de tipos de diamantes. La irradiación se realiza utilizando un microscopio de haz de electrones Microscopio electrónico de transmisión o TEM, que ha sidoespecíficamente convertido para este propósito. La disponibilidad de este dispositivo en centros de nanotecnología en muchas universidades en Israel y en todo el mundo permite este proceso con alta precisión espacial, de forma rápida y sencilla.
Las densidades mejoradas de los centros de color NV obtenidos, mientras mantienen sus propiedades cuánticas únicas, presagian mejoras futuras en la sensibilidad de las mediciones magnéticas de diamante, así como direcciones prometedoras en el estudio de la física del estado sólido y la teoría de la información cuántica.
Los centros de color de la vacante de nitrógeno NV exhiben propiedades notables y únicas, que incluyen largos tiempos de coherencia a temperatura ambiente ~ ms, inicialización óptica y lectura, y control coherente de microondas.
"Este trabajo es un paso importante hacia la utilización de centros NV en diamante como recursos para tecnologías cuánticas, tales como detección mejorada, simulación cuántica y procesamiento de información potencialmente cuántica", dijo Bar-Gill, profesor asistente en el Departamento de Aplicación.Instituto de Física y Racah de Física de la Universidad Hebrea, donde fundó el laboratorio de Información, Simulación y Detección Cuántica.
"Lo que es especial acerca de nuestro enfoque es que es muy simple y directo", dijo el investigador de la Universidad Hebrea Dima Farfurnik. "Se obtienen concentraciones NV suficientemente altas que son apropiadas para muchas aplicaciones con un procedimiento simple que se puede hacer internamente."
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Materiales proporcionado por La Universidad Hebrea de Jerusalén . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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