氮空位 (NV) 中心是金剛石晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷,其中氮原子取代了金剛石晶格中的碳原子,而晶格中的相鄰位點(diǎn)是空的。這種缺陷和鉆石中的其他熒光缺陷(稱為色心)吸引了研究人員的關(guān)注。由于其量子特性而受到關(guān)注,例如室溫下的單光子發(fā)射和長相干時間。它們的許多應(yīng)用包括量子信息編碼和處理以及生物研究中的細(xì)胞標(biāo)記。
金剛石的微加工在技術(shù)上是困難的,具有色心的納米金剛石已被嵌入定制設(shè)計的結(jié)構(gòu)中,作為將這些量子發(fā)射器集成到光子器件中的一種方式。巴西圣保羅大學(xué)圣卡洛斯物理研究所 (IFSC-USP) 進(jìn)行的一項研究為此建立了一種方法,正如發(fā)表的一篇文章中所述。納米材料雜志
“我們展示了一種使用雙光子聚合 [2PP] 將熒光納米金剛石嵌入為此目的而設(shè)計的微結(jié)構(gòu)中的方法,” ; IFSC-USP 教授、該文章的*后作者 Cleber Mendon?a 告訴 Agência FAPESP。 “我們研究了光刻膠中納米金剛石的理想濃度,以實(shí)現(xiàn)具有至少一個熒光 NV 中心和良好結(jié)構(gòu)和光學(xué)質(zhì)量的結(jié)構(gòu)!惫饪棠z是一種光敏材料,用于在制造過程中將納米級圖案轉(zhuǎn)移到基板上。
Mendon?a 和他的團(tuán)隊廣泛使用 2PP 來制造三維微結(jié)構(gòu)。簡而言之,2PP是一種直接激光寫入技術(shù),其中高強(qiáng)度激光束聚焦在尚未固化的光敏聚合物樹脂上,以產(chǎn)生感興趣的微觀結(jié)構(gòu)。
在這項研究中,將去離子水中的納米金剛石溶液添加到構(gòu)成光刻膠的單體混合物中,完成所有必要的物理化學(xué)程序后,通過將樣品置于強(qiáng)大的鈦藍(lán)寶石激光控制的脈沖下進(jìn)行微加工。通過專用軟件來定義梁的*坐標(biāo)。
”熒光和拉曼光譜測量用于確認(rèn)納米金剛石的存在和位置,而吸光度測量則評估較高濃度下的散射損失。我們的結(jié)果表明,通過 2PP 制造嵌入熒光納米金剛石的微結(jié)構(gòu)用于光子學(xué)和量子技術(shù)應(yīng)用的可行性!弊髡咴谖恼轮袑懙馈
這項研究是博士學(xué)位的一部分。*作者 Filipe Assis Couto 的研究,Mendon?a 擔(dān)任論文導(dǎo)師。
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