基于納米金剛石的可控光源
圣彼得堡國立信息技術機械與光學大學的一個研究小組開發(fā)了一種基于納米金剛石的可控光源。實驗表明，金剛石外殼使光源的發(fā)射速度增加一倍，并且在沒有任何額外的納米和微結構的情況下有助于控制光源。這是由于人造鉆石晶格中的缺陷而實現(xiàn)的。獲得的結果對于量子計算機和光網(wǎng)絡的發(fā)展非常重要。這項工作發(fā)表在Nanoscale上（“Purcell effect in active diamond nanoantennas”）。 ZhU2z*qN#
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現(xiàn)代納米光子學的關鍵領域之一是設計有源電介質納米天線或可控光子源。作為納米天線的基礎，科學家通常使用等離子體金屬納米粒子。然而，這些粒子的光學損耗和熱效應促使科學家尋找替代品。例如，圣彼得堡國立信息技術機械與光學大學的研究人員積極開發(fā)電介質納米光子：他們創(chuàng)造基于鈣鈦礦和硅的納米天線。最近，圣彼得堡國立信息技術機械與光學大學納米光子學和超材料國際實驗室的成員開發(fā)了一種基于納米金剛石的新型有源介電納米天線的新概念。 t!LvV.g+
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有源納米金剛石天線的方案。（圖片來源：圣彼得堡國立信息技術機械與光學大學） j~0hAKHG
納米金剛石是具有獨特性質的碳納米結構。它們具有足夠高的折射率，高導熱率和低相互作用�？茖W家們使用納米金剛石與所謂的氮-空位中心（NV-中心）。它們是通過從金剛石晶格中去除碳原子而人為地產(chǎn)生的。然后將空位與植入的氮原子連接。這種NV-中心的電子自旋很容易被光控制，所以利用電子自旋可以記錄量子信息。 ~}fpe>M:
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來自圣彼得堡國立信息技術機械與光學大學的科學家們研究了納米金剛石的光學性質，發(fā)現(xiàn)納米金剛石的輻射可以通過將NV中心發(fā)光光譜與金剛石納米粒子的光學米共振相結合而得到增強。這種增強可以在NV中心的特定位置和適當大小的粒子下實現(xiàn)。這樣可以增加納米金剛石普塞爾因子。該指標用于估算金剛石外殼如何影響光源自發(fā)輻射的速率。如果普塞爾因子增加，發(fā)光的衰減時間就會減少，而信號本身會變得更強并且更容易讀取。 QQJ cvaQ
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科學家們強調，這種效應是通過僅使用納米金剛石的特性來實現(xiàn)的�！巴ǔ�，為了加速輻射，人們必須建立一個復雜的諧振系統(tǒng)，但我們在沒有任何附加結構的情況下，設法取得了類似的結果。我們通過實驗證明，只需簡單的物理原理，發(fā)光衰減至少可以加速兩倍�！奔{米光子和超材料國際實驗室的Dmitry Zuev說。 6IA~bkc}
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事實上，對具有多個NV中心的納米金剛石進行了實驗。盡管研究人員還為鉆石殼中單光子源的行為建立了理論模型。計算結果表明，光發(fā)射速度可以提高幾十倍。 VlH9ap
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“今天在納米天線中從一個NV中心獲得單個光子是一項相當困難的任務。例如，為了在邏輯元件中實現(xiàn)這種有源納米天線，您需要管理它們的發(fā)射。從長遠來看，我們的概念將有助于有效管理單光子發(fā)射源，這對量子計算機和光通信網(wǎng)絡的發(fā)展是非常重要的�！� 這篇文章的主要作者，納米光子學和超材料國際實驗室的成員Anastasia Zalogina指出。 4U3T..wA
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原文鏈接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=50101.php（實驗幫譯）
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