دستکاری الماس برای استفاده در حسگر های کوانتومی - ناق

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، محققان آزمایشگاه ملی آرگون غشا های نازکی از الماس ساختند که در آن نقص های اتمی ایجاد شده که به عنوان مراکز رنگ عمل می نماید. این غشا ها قابلیت استفاده در حسگر های کوانتومی را دارد.

رنگ آبی درخشان الماس ناشی از ناخالصی های کوچک در ساختار بلوری آن است. ناخالصی های مشابه الماس نیز دانشمندانی که در پی ایجاد موادی هستند که بتوانند برای محاسبات کوانتومی و حسگری کوانتومی استفاده شوند، را امیدوار می نماید.

در تحقیقات تازه آزمایشگاه ملی آرگون (DOE)، محققان غشا های بسیار نازکی از الماس خالص ساخته اند. با این حال، در چند مکان در ساختار بلور غشا، این تیم اتم های کربن را با اتم های دیگر، به ویژه نیتروژن، جایگزین کردند. این نقص ها به جا های خالی اتمی همسایه متصل می شوند و سیستم های کوانتومی غیرعادی به نام مراکز رنگ را ایجاد می نمایند. چنین مراکز رنگی سایت هایی برای ذخیره و پردازش اطلاعات کوانتومی هستند.

دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون با داشتن روشی برای ایجاد مقرون به صرفه و آسان غشا های الماسی که دارای مراکز رنگی قوی هستند، امیدوارند که بتوانند نوعی خط مونتاژ برای فراوری تعداد زیادی از این غشا ها برای آزمایش های کوانتومی در سراسر دنیا بسازند.

زینگان گوئو، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه شیکاگو، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت که توانایی رشد غشا ها می تواند موضوعی برای افزایش همکاری بین آزمایشگاه های مختلف حوزه اطلاعات کوانتومی باشد.

گوئو گفت: در اصل، ما امیدواریم که این نتایج در نهایت به ما این توانایی را بدهد که به صورت تک مرحله ای موادی برای استفاده در حسگر های کوانتومی فراوری کنیم.

دلگان از محققان این پروژه می گوید: نقایص الماس برای ما جالب است، زیرا می توان از آن ها برای کاربرد کوانتومی استفاده کرد. ساخت این غشا ها به ما این امکان را می دهد که این نقص ها را با سیستم های دیگر ادغام کنیم و پیکربندی های آزمایشی تازهی را ممکن می سازد.

به اعتقاد گوئو الماس از نظر مکانیکی سخت، از نظر شیمیایی پایدار و گران است. به عبارت دیگر، نوعی کابوس علمی است که ساخت و ادغام آن با دیگر مواد بسیار سخت است. در عین حال، ساختار خاص الماس آن را به میزبانی عالی برای مراکز رنگی تبدیل می نماید که می توانند اطلاعات کوانتومی را برای مدت طولانی ذخیره نمایند.

او گفت: الماس معمولی به عنوان یک بستر بسیار سخت است. غشا های ما برای طیف وسیعی از آزمایش ها نازک تر و قابل دسترس تر هستند.

مواد الماس تازه ساخته شده به وسیله محققان کیفیت بلوری و سطح بیشتری را ارائه می دهد و امکان کنترل بیشتر بر انسجام مراکز رنگ را فراهم می نماید. گوئو گفت: شما می توانید غشا را جدا نموده و روی طیف گسترده ای از بستر ها قرار دهید، حتی آن را روی ویفر سیلیکونی قرار دهید. این یک روش مقرون به صرفه، انعطاف پذیر و آسان برای کار با مراکز رنگ بدون احتیاج به کار مستقیم با الماس معمولی است.

دلگان گفت: از آنجایی که ما قادر به کنترل و حفظ خواص کوانتومی در نقص های منفرد در این مواد بسیار نازک هستیم، این پلت فرم را به عنوان پایه ای برای فناوری های کوانتومی امیدوارنماینده می نماید.

نتایج این پروژه در قالب مقاله ای در Nano Letters منتشر شده است.