美國發現納米金剛石在光致發光領域應用

近日,美國羅切斯特大學的研究人員首次在自由空間內的懸浮納米金剛石上測量到光致發光所發射出的光束；該實驗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,使之以定頻形式發光。研究成果發表在OpticsLetters上。

光學教授Nick Vamivakas領導了此次實驗項目。他說,激光勢阱技術可以使100納米大小(相當于一根頭發絲直徑的千分之一)的金剛石顆粒懸浮在自由空間中。現在,他的團隊已經成功將納米金剛石懸浮并測量出來自金剛石缺陷的光致發光；鑒于此技術,研究者下一步或將在量子信息和量子計算領域開辟新的技術應用。光學機械諧振器就是該技術一個顯著的應用。

Vamivakas解釋道,光學機械諧振器是一種振動系統可以被光控制的結構,在Nick Vamivakas主持的試驗中,振動系統就是被懸浮的納米金剛石。“我們目前仍在探索該試驗的具體細節,但理論上我們是有信心將信息編譯至金剛石振動系統中,然后通過金剛石發光讀取出來。”

這種納米結構的光學機械諧振器可用于高敏感力傳感器,用來測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理解摩擦力。

納米金剛石懸浮技術要比傳統的光學機械振蕩器優越許多,因為這種技術不依附任何大的器件結構,從而更容易散熱；而且敏感不穩定的量子相干在這種系統下會更持久,相關的實驗效果也會更好。

納米金剛石發射出的光來自光致發光效應,金剛石內部缺陷吸收了激光發射的光子(該激光為照射金剛石的激光,而非使金剛石懸浮的激光),從而激活了整個納米金剛石懸浮系統并改變了自旋狀態；系統變得松散并開始發射光子。這一過程也就是平時所說的光抽運。

系統中的金剛石缺陷,亦即氮空位(NV),它是由于金剛石結構中一個或多個碳原子被一個氮原子所替代而形成的。該系統的化學結構中,不同能量的激光在氮位置上會更容易激活電子。之前的實驗就已經證明金剛石氮空位中心是很好的且較為穩定的單光子來源,這也是研究者選擇納米金剛石作為懸浮對象的原因。

(中國行業研究網)