在聚合物中嵌入纳米金刚石可以推进量子计算和生物学研究

2024-11-18 12:58来源:本站

  

  Embedding nanodiamo<em></em>nds in polymer can advance quantum computing and biological studies

  氮空位中心(NV)是金刚石晶体结构中的一种缺陷,即金刚石晶格中的氮原子取代了碳原子,晶格中相邻的位置是空的。这种和钻石中的其他荧光缺陷,被称为色心,由于其量子特性,如室温下的单光子发射和长相干时间,引起了研究人员的注意。它们的许多应用包括量子信息编码和处理,以及生物学研究中的细胞标记。

  金刚石的微加工在技术上是困难的,具有色心的纳米金刚石被嵌入到定制设计的结构中,作为将这些量子发射器集成到光子器件中的一种方式。巴西

  圣保罗大学

  o Carlos物理研究所(IFSC-USP)进行的一项研究已经建立了一种方法,发表在《纳米材料》杂志上的一篇文章对此进行了描述。

  “我们展示了一种利用双光子聚合(2PP)将荧光纳米金刚石嵌入为此目的而设计的微结构中的方法,”IFSC-USP教授、该文章的最后作者Cleber mendonpada告诉Agência FAPESP。“我们研究了光刻胶中纳米金刚石的理想浓度,以实现至少具有一个荧光NV中心的结构,并具有良好的结构和光学质量。”光刻胶是一种光敏材料,用于制造过程中将纳米级图案转移到衬底上。

  mendonapera和他的团队已经广泛使用2PP来制造三维微结构。简单地说,2PP是一种直接激光书写技术,其中高强度激光束聚焦在尚未固化的光敏聚合物树脂上,以产生感兴趣的微观结构。

  在这项研究中,将去离子水中的纳米金刚石溶液加入到组成光刻胶的单体混合物中,在完成所有必要的物理化学程序后,将样品提交给由专用软件控制的强大钛蓝宝石激光器的脉冲,以确定光束的精确坐标,从而进行微加工。

  荧光和拉曼光谱测量用于确认纳米钻石的存在和位置,而吸光度测量用于评估高浓度下的散射损失。我们的研究结果表明,在光子学和量子技术应用中,通过2PP制造嵌入荧光纳米金刚石的微结构是可行的,”作者在文章中写道。

  这项研究是第一作者菲利佩·阿西斯·库托博士研究的一部分,门东帕拉是论文导师。

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