Разработан новый метод создания наноалмазов с примесями

08.06.2016, 11:13 Наука

Наноматериалы имеют потенциал для улучшения многих технологий следующего поколения. Они могут ускорить компьютерные чипы, увеличить разрешение медицинских устройств для обработки изображений и сделать электронику, например Tronsmart Vega S95 Telos, энергоэффективной. Исследователи Университета Мэриленда разработали метод создания гибридных наночастиц алмаза, обходя многие из существующих проблем.

Процесс начинается с создания крошечных наноразмерных алмазов, которые содержат определенный тип примеси: один атом азота, так называемая «вакансия азота», которая придает алмаз специальные оптические и электромагнитные свойства. Присоединив другие материалы к алмазным зернам, таких как частицы металлов или полупроводниковых материалов, известных как «квантовых точки», исследователи могут создать множество настраиваемых гибридных наночастиц, в том числе наноразмерных полупроводников и магнитов с точно заданными свойствами.

«Если пара состоит из алмаза с наночастицами серебра или золота, металл может улучшить оптические свойства наноалмаза. Если пара наноалмаз и полупроводниковая квантовая точке, то гибридная частица может передавать энергию более эффективно», объясняет автор исследования Min Ouyang.

Данные также показывают, что одна вакансия азота проявляет квантовые физические свойства, и может вести себя как квантовый бит или кубит, при комнатной температуре, отметили авторы. Кубиты являются функциональными единицами пока еще неуловимой квантовой вычислительной техники, которая может в один прекрасный день революционизировать обработку информации. Но почти все кубиты требуют ультра-низких температур, чтобы нормально функционировать.

Кубит , который работает при комнатной температуре, будет представлять собой значительный шаг вперед, облегчая интеграцию квантовых схем в промышленные и потребительские устройства и электронику. Новые алмазные гибридные наноматериалы имеют значительные перспективы для повышения эффективности азотных вакансий при использовании в качестве кубитов, отметил Ouyang.

«Наша ключевая инновация является то, что теперь мы можем надежно и эффективно производить эти гибридные частицы в больших количествах», говорят изобретатели. Кроме того, такой метод позволяет точно контролировать свойства частиц, такие как состав и общее количество неалмазных частиц. Гибридные наночастицы могут ускорить проектирование кубитов для квантовых компьютеров, ярких красителей для биомедицинской визуализации и высокочувствительных магнитных и температурных датчиков. «Новый метод создает уникальную возможность для массового производства гибридных материалов», сказал Matthew Doty, один из экспертов в этой области.

Хотя методика описывает алмазы с азотными замещений, ученые указывают на то, что метод может быть распространен на другие примеси алмазов, каждый из которых открывает новые возможности. «Одним из основных преимуществ нашей техники является то, что она является широко полезной и может быть применена к различным типам алмазов и в сочетании с различными другими наноматериалы», пояснил Ouyang.