Un equipo de investigación de la Facultad de Física de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov estiró cristalitos de diamantes aciculares utilizando un campo eléctrico. La deformación que se produce durante el estiramiento provoca cambios en el espectro de luminiscencia. Este efecto se puede utilizar para desarrollar detectores de campo eléctrico y otros dispositivos de óptica cuántica. El trabajo fue publicado en Nano letras .

Similar a otros cristales, los diamantes siempre contienen defectos estructurales. Algunos de ellos provocan cambios de coloración (absorción de luz) o luminiscencia y se denominan centros de color. Las características específicas de algunos tipos de centros de color en diamantes los hacen adecuados para su uso en dispositivos de óptica cuántica como los qubits que se basan en el entrelazamiento de los estados cuánticos de los fotones. Para que un diamante se use en tales dispositivos, la distancia entre sus centros de color individuales debe ser de aproximadamente 30 nm.

Un equipo de investigación encabezado por Alexander Obraztsov, profesor del Departamento de Física de Polímeros y Cristales de la Facultad de Física, MSU, ha informado de un método para producir en masa microagujas de diamantes en estudios anteriores. Este método incluye el crecimiento de cristalitos de diamante como una fracción de las películas formadas por la deposición de vapor químico de metano e hidrógeno. Después, Todos los materiales de repuesto se eliminan de las películas mediante calentamiento en el aire.

"En este nuevo trabajo, intentamos aprender todo lo posible sobre las agujas de diamante que producimos, específicamente sobre sus centros de color, ", dijo el profesor Obraztsov. Para comprender la ubicación de los centros de color en la estructura de las muestras y descubrir sus propiedades, Los científicos rusos se dirigieron a sus colegas franceses, quienes utilizaron una metodología única para el análisis requerido. "Nuestros colegas franceses lo aplican para estudiar la composición química y la ubicación de impurezas en diferentes materiales, "explicó Obraztsov.

Durante las mediciones, Se unieron agujas de diamante a un electrodo colocado en una cámara de alto vacío. Para lograr el efecto de estiramiento, Se aplicó alto voltaje al electrodo, lo que provocó la polarización eléctrica del diamante dieléctrico. así como una tensión mecánica considerable que estira la aguja. El estiramiento provocó la deformación de la estructura cristalina del diamante.

Según los autores, esto conduce a cambios en los centros de color individuales, así como, y sus propiedades ópticas cuánticas se alteran junto con la estructura. Antes de que, los científicos solo pudieron comprimir diamantes; esta es la primera vez que se estira un diamante.

Durante el estiramiento de la muestra, fue irradiado con un láser, y la luminiscencia de los centros de color se registró con un espectrómetro. El experimento mostró cambios de forma y energía de las bandas de luminiscencia dependiendo de la fuerza de estiramiento determinada por el voltaje aplicado. El equipo cree que se podrían usar agujas de diamante similares para crear detectores para la medición sin contacto de campos eléctricos con alta resolución espacial.

"Detectores como este podrían usarse no solo para medir los campos creados por alto voltaje en alto vacío, pero los que existen en moléculas biológicas (ADN, ARN, etc.). La medición de tales campos es un tema científico importante hoy en día, ", dijo Obraztsov. Las dimensiones de las agujas de diamante en su vértice son de varios a varios cientos de nanómetros. Por lo tanto, según los científicos, se podrían realizar mediciones con una precisión que corresponda a ciertos fragmentos de moléculas.

Las microagujas de diamante producidas con el uso del método desarrollado por el equipo de MSU también podrían asegurar la detección óptica sin contacto de campos magnéticos. temperatura, y otras características con resolución espacial nano y microscópica.