Ανακάλυψη κβαντικού εκπομπού σε διαμάντια επιτρέπει νέο τύπο σύζευξης

Ερευνητές από το City College of New York αποκάλυψαν πώς ένας κβαντικός εκπομπός, το κέντρο αζώτου-κενής θέσης (nitrogen-vacancy center, NV) σε διαμάντι, αλληλεπιδρά με απρόσμενους τρόπους με μια ειδικά σχεδιασμένη φωτονική δομή όταν μετακινείται με άκρο σάρωσης (scanning tip).

Η μελέτη, με επικεφαλής τον Carlos A. Meriles – καθηγητή φυσικής Martin και Michele Cohen στη Σχολή Επιστημών – και με τίτλο «Emission of Nitrogen–Vacancy Centres in Diamond Shaped by Topological Photonic Waveguide Modes», δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Nanotechnology.

Από μειονέκτημα σε καινοτομία

Αυτό που για καιρό θεωρούνταν αδυναμία του NV κέντρου -το ευρύ και «ακατάστατο» φάσμα εκπομπής του- αποδεικνύεται ότι επιτρέπει έναν νέο τύπο σύζευξης που αναδιαμορφώνει το φως του με τρόπους που δεν είχαν παρατηρηθεί στο παρελθόν.

Αυτή η ανακάλυψη έχει θεμελιώδη σημασία για τις τεχνολογίες κβαντικής πληροφορίας, καθώς τέτοιου είδους σύζευξη θα μπορούσε να βοηθήσει στην αντιμετώπιση διαχρονικών προκλήσεων, όπως η φασματική διάχυση (spectral diffusion) και να ανοίξει τον δρόμο για ανθεκτική εμπλοκή μεταξύ σπιν–φωτονίου και σπιν–σπιν σε chip.

Νέα δυνατότητα απεικόνισης μέσω ανάλυσης εκπομπών NV

Ταυτόχρονα, η εργασία παρουσιάζει μια νέα δυνατότητα ανίχνευσης: μέσω ανάλυσης της εκπομπής του NV, η ομάδα κατάφερε να ανακατασκευάσει λεπτομερείς, πολωμένες απεικονίσεις των φωτονικών τρόπων λειτουργίας με εξαιρετική αντίθεση.

Μελλοντικές εφαρμογές στην ανίχνευση χημικών ενώσεων

«Πέρα από τις φωτονικές δομές, αυτή η ευαισθησία στην πόλωση θα μπορούσε τελικά να εφαρμοστεί στην ανίχνευση χειρόμορφων μορίων, τα οποία είναι κεντρικής σημασίας για τη βιολογία και την ιατρική», δήλωσε ο Meriles.

Πρόσθεσε επίσης ότι η ερευνητική ομάδα θα συνεχίσει την εργασία της προς δύο κατευθύνσεις – τη βαθύτερη μελέτη της αλληλεπίδρασης κβαντικού εκπομπού–δομής και την ανάπτυξη νέων εφαρμογών ανίχνευσης βασισμένων στις ίδιες αρχές.