美國(guó)發(fā)現(xiàn)納米金剛石在光致發(fā)光領(lǐng)域應(yīng)用

近日,美國(guó)羅切斯特大學(xué)的研究人員首次在自由空間內(nèi)的懸浮納米金剛石上測(cè)量到光致發(fā)光所發(fā)射出的光束；該實(shí)驗(yàn)利用激光將納米金剛石固置在空中,然后用另外一束激光照射金剛石,使之以定頻形式發(fā)光。研究成果發(fā)表在OpticsLetters上。

光學(xué)教授Nick Vamivakas領(lǐng)導(dǎo)了此次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。他說(shuō),激光勢(shì)阱技術(shù)可以使100納米大小(相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的千分之一)的金剛石顆粒懸浮在自由空間中。現(xiàn)在,他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功將納米金剛石懸浮并測(cè)量出來(lái)自金剛石缺陷的光致發(fā)光；鑒于此技術(shù),研究者下一步或?qū)⒃诹孔有畔⒑土孔佑?jì)算領(lǐng)域開(kāi)辟新的技術(shù)應(yīng)用。光學(xué)機(jī)械諧振器就是該技術(shù)一個(gè)顯著的應(yīng)用。

Vamivakas解釋道,光學(xué)機(jī)械諧振器是一種振動(dòng)系統(tǒng)可以被光控制的結(jié)構(gòu),在Nick Vamivakas主持的試驗(yàn)中,振動(dòng)系統(tǒng)就是被懸浮的納米金剛石。“我們目前仍在探索該試驗(yàn)的具體細(xì)節(jié),但理論上我們是有信心將信息編譯至金剛石振動(dòng)系統(tǒng)中,然后通過(guò)金剛石發(fā)光讀取出來(lái)。”

這種納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)機(jī)械諧振器可用于高敏感力傳感器,用來(lái)測(cè)量微芯片裝置中的金屬板和鏡像的微小位移,并幫助人們從納米概念上來(lái)理解摩擦力。

納米金剛石懸浮技術(shù)要比傳統(tǒng)的光學(xué)機(jī)械振蕩器優(yōu)越許多,因?yàn)檫@種技術(shù)不依附任何大的器件結(jié)構(gòu),從而更容易散熱；而且敏感不穩(wěn)定的量子相干在這種系統(tǒng)下會(huì)更持久,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)效果也會(huì)更好。

納米金剛石發(fā)射出的光來(lái)自光致發(fā)光效應(yīng),金剛石內(nèi)部缺陷吸收了激光發(fā)射的光子(該激光為照射金剛石的激光,而非使金剛石懸浮的激光),從而激活了整個(gè)納米金剛石懸浮系統(tǒng)并改變了自旋狀態(tài)；系統(tǒng)變得松散并開(kāi)始發(fā)射光子。這一過(guò)程也就是平時(shí)所說(shuō)的光抽運(yùn)。

系統(tǒng)中的金剛石缺陷,亦即氮空位(NV),它是由于金剛石結(jié)構(gòu)中一個(gè)或多個(gè)碳原子被一個(gè)氮原子所替代而形成的。該系統(tǒng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)中,不同能量的激光在氮位置上會(huì)更容易激活電子。之前的實(shí)驗(yàn)就已經(jīng)證明金剛石氮空位中心是很好的且較為穩(wěn)定的單光子來(lái)源,這也是研究者選擇納米金剛石作為懸浮對(duì)象的原因。

(中國(guó)行業(yè)研究網(wǎng))