นาโนไดมอนด์เปล่งประกายเจิดจ้าขึ้น

สิ่งเจือปนที่ว่างไนโตรเจน (NV) ในนาโนไดมอนด์สามารถใช้เป็นแหล่งโฟตอนเดียวในเทคโนโลยีควอนตัม เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมและเซ็นเซอร์ควอนตัม ด้วยคุณสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์ อย่างไรก็ตาม ปัญหาคือสเปกตรัมการแผ่รังสีของพวกมันมีแถบการแผ่รังสีแบบกว้างที่ไม่ต้องการในส่วนสีแดงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า 

สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการปล่อยคลื่นความถี่ด้านข้าง

ของ phonon และจำเป็นต้องถูกระงับหากแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงโดยพิจารณาจากข้อบกพร่องเหล่านี้จะเห็นแสงแห่งวัน ทีมนักวิจัยจากภาควิชาฟิสิกส์ของสถาบันเทคโนโลยีแห่งอินเดีย (IIT) Ropar ในอินเดียกำลังรายงานเกี่ยวกับวิธีการใหม่ในการปราบปรามการปล่อยมลพิษเหล่านี้ในนาโนไดมอนด์โดยใช้คริสตัลโฟโตนิก เทคนิคของพวกเขาซึ่งทำงานที่อุณหภูมิห้องยังช่วยเพิ่มความเข้มของสายโฟนอนที่เป็นศูนย์ในวัสดุเหล่านี้เพื่อปรับปรุงต่อไป

เทคโนโลยีสารสนเทศควอนตัมจะต้องใช้ตัวปล่อยแสงควอนตัมที่เสถียรซึ่งสามารถปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่อุณหภูมิห้องได้ Sachin Sharma และRajesh V. Nair อธิบาย ผู้ซึ่งมาจากห้องปฏิบัติการสำหรับ Nano-scale Optics และ Meta-materials (LaNOM) ที่ IIT Ropar ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อิมิตเตอร์แบบโซลิดสเตต เช่น ศูนย์สีในเพชรได้กลายเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับอิมิตเตอร์ดังกล่าว เนื่องจากพวกมันสามารถถ่ายภาพได้และมีประสิทธิภาพควอนตัมสูงที่อุณหภูมิห้อง

ศูนย์ NV เป็นหนึ่งในศูนย์สีหลายร้อยแห่งที่พบในเพชรธรรมชาติ ศูนย์สีเหล่านี้เป็นสิ่งเจือปนของอะตอมและก่อให้เกิดเฉดสีชมพู น้ำเงิน และเหลืองที่มักพบในอัญมณีล้ำค่า ศูนย์ NV เกี่ยวข้องกับอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมที่อยู่ติดกันในโครงตาข่ายเพชรซึ่งถูกแทนที่ด้วยอะตอมไนโตรเจนและไซต์ขัดแตะที่ว่างเปล่า (หรือตำแหน่งที่ว่าง)

เมื่อส่องสว่างด้วยแสงเลเซอร์เป็นสีใดสีหนึ่ง ศูนย์ NV จะปล่อยแสงสีอื่น และความยาวคลื่นของแสงนี้จะขึ้นอยู่กับสถานะการชาร์จของ NV คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการของศูนย์ NV คือความสอดคล้องกันที่ดี กล่าวคือ การหมุนของศูนย์ได้รับการปกป้องจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ นี่คือเหตุผลที่สามารถใช้จัดเก็บและประมวลผลข้อมูลควอนตัมได้

สองสถานะการชาร์จ ศูนย์ NV ส่วนใหญ่

มีอยู่ในสถานะการชาร์จสองสถานะ ได้แก่ ศูนย์ NV ที่เป็นกลาง (NV 0 ) และศูนย์ NV เชิงลบ (NV – ) อธิบาย Sharma และ Nair NV –น่าสนใจเป็นพิเศษเพราะมีสถานะการหมุนที่สามารถระบุตำแหน่งได้ ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่มีความละเอียดสูง การวัดอุณหภูมิระดับนาโน และการประมวลผลข้อมูลควอนตัม

สเปกตรัมการปล่อยศูนย์ NV มีพีคที่ 575 นาโนเมตรและ 637 นาโนเมตร สิ่งเหล่านี้สอดคล้องกับสิ่งที่เรียกว่า zero phonon lines (ZPLs) ของ NV 0 และ NV –  centers ตามลำดับ ยอดเขาเหล่านี้มาพร้อมกับแถบการปล่อยแสงกว้างที่ด้านสีแดงที่เรียกว่า phonon sidebands (PSBs) ซึ่งจำกัดการใช้ศูนย์ NV เป็นแหล่งกำเนิดโฟตอนเดียวที่อุณหภูมิห้อง แนร์อธิบาย “โฟนอนไซด์แบนด์เหล่านี้อันที่จริงแล้วเป็นทรานซิชันที่ไม่มีเรโซแนนซ์ในตะแกรงคริสตัลซึ่งทำให้เกิดการถอดรหัสในระบบและด้วยเหตุนี้จึงต้องถูกระงับ แต่เพื่อลดการถอดรหัสอย่างสมบูรณ์ เราจำเป็นต้องเพิ่มความเข้มข้นของ ZPL รวมถึงการระงับ PSB ด้วย”

การใช้โฟโตนิก “หยุดช่องว่าง”นักวิจัยกล่าวว่าขณะนี้พวกเขาได้พัฒนาวิธีง่ายๆ แต่มีประสิทธิภาพในการทำทั้งสองสิ่งนี้ที่อุณหภูมิห้อง “สำหรับการปราบปราม PSBs เราใช้โฟโตนิก ‘หยุดช่องว่าง’ ของผลึกโฟโตนิกที่มีค่าคงที่ขัดแตะที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิดเพื่อให้ครอบคลุมช่วงสเปกตรัมกว้างของการปล่อย PSB” แนร์กล่าว “ช่องว่างหยุดหลายจุดครอบคลุมการปล่อยก๊าซส่วนใหญ่นี้”

ผลึกโฟโตนิกเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างระดับนาโน 

ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะของดัชนีการหักเหของแสงตามมาตราส่วนความยาวของแสงที่มองเห็นได้ทำให้เกิด “ช่องว่างแถบ” ของโฟโตนิก ช่องว่างนี้ส่งผลต่อการแพร่กระจายของโฟตอนผ่านวัสดุและคล้ายกับวิธีที่ศักย์ไฟฟ้าในเซมิคอนดักเตอร์ส่งผลต่อการไหลของอิเล็กตรอนโดยการกำหนดแถบพลังงานที่อนุญาตและต้องห้าม ในกรณีของผลึกโฟโตนิก แสงของช่วงความยาวคลื่นบางช่วงสามารถผ่านช่องว่างแถบโฟโตนิกได้ในขณะที่แสงในช่วงอื่นๆ จะถูกสะท้อน

ช่องว่างของแถบโฟโตนิกเกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลไกการกระเจิงแสงเรโซแนนซ์สองตัว มันเป็นหนึ่งในสิ่งเหล่านี้ เสียงสะท้อนของ Bragg ด้วยกล้องจุลทรรศน์ (ซึ่งเป็นเสียงสะท้อนจากอาร์เรย์ของตัวกระจายแสงเป็นระยะๆ ในวัสดุ) ซึ่งมีหน้าที่สร้างช่องว่างหยุดของโฟโตนิก สิ่งเหล่านี้ก่อตัวเป็นคลื่นที่สลายตัวแบบทวีคูณในทิศทางของการแปรผันเป็นระยะของดัชนีการหักเหของแสงเมื่อจำนวนเต็มของความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับระยะห่างตาข่ายของผลึกโฟโตนิกเอง

เพิ่มความเข้มของ ZPL ด้วยในการทดลองของพวกเขา ซึ่งพวกเขารายงานในOptics Lettersนั้น Sharma และ Nair ใช้นาโนไดมอนด์ชิงพาณิชย์ที่มีขนาดประมาณ 70 นาโนเมตร และมีมากกว่า 300 NVs “ดังนั้นเราจึงพิจารณากลุ่มอิมิตเตอร์มากกว่าหนึ่งตัว” พวกเขาอธิบาย “และสังเคราะห์ผลึกโฟโตนิกของเราโดยใช้ทรงกลมโพลีสไตรีนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 196 นาโนเมตร 287 นาโนเมตรและ 295 นาโนเมตรในเทคนิคที่เรียกว่าคอลลอยด์ self-assembly” นักวิจัยใช้ตัวอย่างขนาด 196 นาโนเมตรเป็น “ข้อมูลอ้างอิง” เนื่องจากช่องว่างหยุด (ของ 445 นาโนเมตร) อยู่กึ่งกลางไกลจากสเปกตรัมการแผ่รังสีของศูนย์ NV ซึ่งทำให้ง่ายต่อการศึกษา

นอกจากนี้ พวกเขายังประสบความสำเร็จในการเพิ่มความเข้มของ ZPL โดยการปรับขอบแถบโฟโตนิกของคริสตัลโฟโตนิกให้เข้ากับความยาวคลื่น ZPL ได้อย่างแม่นยำ ZPL เป็นทรานซิชันอิเล็กทรอนิกส์ล้วนๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับโฟนอนขัดแตะ ดังนั้น การปรับปรุงวิธีการเหล่านี้จึงทำให้ไม่มีการแยกส่วนในระบบ แนร์กล่าว

“งานของเราสามารถเปิดทางให้ศึกษาศูนย์ NV ในรายละเอียดเพิ่มเติมสำหรับควอนตัมนาโนโฟโตนิกส์และการประยุกต์ใช้ไบโอโฟโตนิกส์” เขากล่าวกับPhysics World “อาจช่วยได้ ตัวอย่างเช่น ในการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เลเซอร์ที่ใช้ NV-center-based ที่ทำงานที่ ZPLs”

โครงสร้างแถบ 2D ใน MOF แยกออกจากพื้นผิวเราจำแนกโครงสร้างโดยใช้กล้องจุลทรรศน์สแกนอุโมงค์ที่อุณหภูมิต่ำ (STM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM)” Liljeroth กล่าว “เราสามารถเข้าถึงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่แท้จริงของวัสดุ และแสดงให้เห็นว่ากระทรวงการคลังร่วม (Co-DCA MOF) ทำหน้าที่เป็นระบบ 2 มิติที่มีสถานะแยกจากกัน” ผลลัพธ์นี้ ซึ่งทีมสนับสนุนด้วยการคำนวณทฤษฎีความหนาแน่น-ฟังก์ชัน (DFT) พิสูจน์ว่าโครงสร้างแถบ 2D ใน MOF แยกออกจากพื้นผิว

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท