Вход / Регистрация
22.12.2024, 07:22
Физики превратили наноалмаз в управляемый источник света
Команда физиков из Университета ИТМО впервые в мире разработала управляемый источник света на основе наноалмаза.
Эксперименты показали, что алмазная оболочка вдвое усиливает скорость излучения источников и позволяет управлять ими без дополнительных нано- и микроструктур. Этого удалось добиться с помощью искусственно созданных дефектов в алмазной кристаллической решетке. Полученные результаты важны для разработки квантовых компьютеров и оптических сетей. Работа опубликована в журнале Nanoscale.
Одно из ключевых направлений современной нанофотоники — это создание активных диэлектрических наноантенн: управляемых источников фотонов. Такие наноантенны необходимы для разработки квантовых компьютеров, оптических сетей связи и систем визуализации. Для создания наноантенн сейчас активно используются плазмонные металлические наночастицы. Однако оптические потери и нагрев этих частиц побуждают исследователей искать альтернативные варианты. Например, в Университете ИТМО активно развивается направление диэлектрической нанофотоники: создаются наноантенны на основе перовскитов и кремния. Недавно ученые из Международной лаборатории нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО впервые в мире разработали концепцию активных диэлектрических наноантенн на основе наноалмазов.
Наноалмазы — это углеродные наноструктуры с уникальными свойствами. Они обладают достаточно высоким показателем преломления, высокой теплопроводностью и почти не взаимодействуют с другими веществами. В данной работе ученые использовали наноалмазы с так называемыми центрами азот-вакансия или NV-центрами. Их создают искусственно: при удалении атома углерода из кристаллической решетки алмаза, образовавшаяся вакансия связывается с внедренным атомом азота. Электронным спином такого дефекта легко управлять с помощью света, при помощи него можно записывать квантовую информацию.
Ученые изучили оптические свойства наноалмазов и обнаружили, что их излучение можно усилить, если спектр люминесценции NV-центра совместить с Ми резонансами алмазной наночастицы. Этого можно добиться при определенном положении NV-центра и соответствующем размере частицы. В таком случае можно увеличить фактор Парселла наноалмаза. Этот показатель позволяет оценить, как алмазная оболочка влияет на скорость спонтанного излучения источника. Если фактор Парселла растет, время затухания люминесценции сокращается, а интенсивность сигнала увеличивается, и считать информацию становится гораздо проще.
Эксперименты показали, что алмазная оболочка вдвое усиливает скорость излучения источников и позволяет управлять ими без дополнительных нано- и микроструктур. Этого удалось добиться с помощью искусственно созданных дефектов в алмазной кристаллической решетке. Полученные результаты важны для разработки квантовых компьютеров и оптических сетей. Работа опубликована в журнале Nanoscale.
Одно из ключевых направлений современной нанофотоники — это создание активных диэлектрических наноантенн: управляемых источников фотонов. Такие наноантенны необходимы для разработки квантовых компьютеров, оптических сетей связи и систем визуализации. Для создания наноантенн сейчас активно используются плазмонные металлические наночастицы. Однако оптические потери и нагрев этих частиц побуждают исследователей искать альтернативные варианты. Например, в Университете ИТМО активно развивается направление диэлектрической нанофотоники: создаются наноантенны на основе перовскитов и кремния. Недавно ученые из Международной лаборатории нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО впервые в мире разработали концепцию активных диэлектрических наноантенн на основе наноалмазов.
Наноалмазы — это углеродные наноструктуры с уникальными свойствами. Они обладают достаточно высоким показателем преломления, высокой теплопроводностью и почти не взаимодействуют с другими веществами. В данной работе ученые использовали наноалмазы с так называемыми центрами азот-вакансия или NV-центрами. Их создают искусственно: при удалении атома углерода из кристаллической решетки алмаза, образовавшаяся вакансия связывается с внедренным атомом азота. Электронным спином такого дефекта легко управлять с помощью света, при помощи него можно записывать квантовую информацию.
Ученые изучили оптические свойства наноалмазов и обнаружили, что их излучение можно усилить, если спектр люминесценции NV-центра совместить с Ми резонансами алмазной наночастицы. Этого можно добиться при определенном положении NV-центра и соответствующем размере частицы. В таком случае можно увеличить фактор Парселла наноалмаза. Этот показатель позволяет оценить, как алмазная оболочка влияет на скорость спонтанного излучения источника. Если фактор Парселла растет, время затухания люминесценции сокращается, а интенсивность сигнала увеличивается, и считать информацию становится гораздо проще.
По словам ученых, особенность этой работы в том, что такого эффекта удалось добиться, используя только свойства самих наноалмазов. «Как правило, чтобы ускорить излучение, нужно создать сложную систему резонаторов. Но нам удалось добиться схожих результатов без каких-либо дополнительных структур. Мы экспериментально показали, что время затухания люминесценции можно сократить минимум вдвое, используя простую физику», — комментирует Дмитрий Зуев из Международной лаборатории нанофотоники и метаматериалов.
Стоит отметить, что эксперименты проводились на объектах с несколькими NV-центрами. Но исследователи также разработали теоретическую модель поведения источников одиночных фотонов в алмазной оболочке. Расчеты показали, что скорость их излучения может увеличиться в несколько десятков раз. «Сейчас получение одиночного фотона с одного NV-центра в такой наноантенне — довольно сложная задача. А чтобы внедрять активные наноантенны, например, в логические элементы, нужно научиться им управлять. В перспективе разработанная нами концепция позволит эффективно управлять излучением источников одиночных фотонов. Это очень важно для создания квантовых компьютеров и оптических коммуникационных сетей», — отмечает Анастасия Залогина, ведущий автор статьи, сотрудник Международной лаборатории нанофотоники и метаматериалов.
Стоит отметить, что эксперименты проводились на объектах с несколькими NV-центрами. Но исследователи также разработали теоретическую модель поведения источников одиночных фотонов в алмазной оболочке. Расчеты показали, что скорость их излучения может увеличиться в несколько десятков раз. «Сейчас получение одиночного фотона с одного NV-центра в такой наноантенне — довольно сложная задача. А чтобы внедрять активные наноантенны, например, в логические элементы, нужно научиться им управлять. В перспективе разработанная нами концепция позволит эффективно управлять излучением источников одиночных фотонов. Это очень важно для создания квантовых компьютеров и оптических коммуникационных сетей», — отмечает Анастасия Залогина, ведущий автор статьи, сотрудник Международной лаборатории нанофотоники и метаматериалов.
 
Комментарии 5
0
ultrafiolet
28.04.2018 23:54
[Материал]
Гравитационные технологии Гребенникова можно было бы использовать для летающих машин..
|
0
xamo
28.04.2018 20:17
[Материал]
ФАНТАСТИКА!
Представьте себе что Ваш автомобиль едет без никакого топлива.В вашем доме работает всё даже отопление без использования какой-либо энргии.Нет никаких счётчиков кроме водомера.На улице никаких электрическох проводов и никаких станций. Теперь возьмите магнит,желательно по-мощнее приложите к металлу и попробуйте разнять. Видите, там внутри сила есть. А сейчас подумайте как-бы сделать так чтобы ту силу использовать,чтобы она работала всё время,как в генераторах,только без изпользования механической силы. Как сделать так чтобы колесо с магнитами само крутилось? Могу Вас обнадёжить если хорошо подумаете вы найдёте выход. Я нашёл после того что узнал что такое работает на практике. Лифт на магнитах без абсолютно никаких проводов поднимает груз соответствующий силе магнитов расположеных по его сторонам(в плечах).Для управления используется батарейка 6 вольт и всё!. Если я вам скажу где это есть вы не воспримете в серьёз.Но это реально существует на Земле.Так что вы не получите патента на изобретение а может и да..Потому что это не признано никем ещё. Для того чтобы Вы это изобрели,вам надо забыть всё что знали об энергетике в первую очередь то что дал Тесла. Надо начать думать с начала но с наоборот. Ещё раз, - есть магнит который способен работать бесконечно и он работает во всех генераторах. Он притягивает но не отпускает..Нам надо чтобы якорь крутился но он застревает на первом магните потому что тот не птпускает.Что сделать чтобы первый магнит отпустил полюс?Отключить магнит.Но как?Оне не поддаётся командам... Тогда давайте сделаем материал полюса не электромагнитным а с переменными свойствами.чтобы он становился то магнитным,то немагнитным.Но чтобы можно-было этим управлять.. Чтобы вы долго не искали, я скажу что материал с такими свойствами изобретён и имеется вся информация.Вот теория: https://www.school-for-champions.com/science/magnetic_factors.htm и есть практическая разработка на др.файле.Могу отдать если серьёзно надо. Ваша задача теперь найти возможность воспроизвести его в более крупных масштабах. Есть принтера 3Д ,всякие гальванические процессы и напыления, вплоть до нанотехнологий. Найдите институт соответствующего профиля или сформируйте группу исследователей и уверяю что всё получится. У меня здесь нет таких, но в Союзе были возможности.Всего один умный химик/физик мог-бы напылить этот компаунд ещё 20 лет назад.Это равносильно транзистору. Надо ещё адреналина? Ваш автомобиль не будет иметь мотора,трансмиссии,сцепления,отдельной тормозной системы,батареи,проводов и т.д. Он будет иметь колёса с вмонтироваными магнитами,работающими и на торможение,руль,печку,свет и всё что угодно под управлением WiFi. Единственое требование ездить по общим правилам чтобы не попадать в аварии. Это пока вы не придумали как на нём летать,но это не долго если поняли как обмануть магниты и заставить их серьёзно работать. |
0
ultrafiolet
29.04.2018 00:21
[Материал]
Совершенно с вами согласен. Магниты это неисчерпаемый источник энергии, буквально из ничего.
Я думаю что Гребенников, изобрёл свою платформу, именно при помощи магнитов, причём я думаю там всё достаточно просто, что-то связанное на одновременном использовании притяжения и отталкивания магнитных полей, вопрос только в материалах, пропорциях и расположении магнитов относительно друг друга. Думаю что некоторые цивилизации, использовали именно магниты, как "двигатель прогресса" |
0
xamo
29.04.2018 01:14
[Материал]
Не надо усложнять.
Для работы двигателя можно использовать только притягательную силу магнита.Отталкивающую оставить на торможение. Собрать генератор ещё проще.Я давал в своих постах на этом сайте годы назад. То что до ныне изобретено нужно забыть как кошмарный сон.Это настоящее открытие спсобное перевернуть весь мир. Действительно эта технология алиенская,я её разгадал после прочтения описания внешнего вида лифта на ихней базе. |