Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Механическая деформация сделала алмаз идеальным кубитом
Коллектив ученых из МФТИ и исследовательского института Женгжоу (Харбинский политехнический университет, Китай) построил новый «мост» между теорией и практикой для квантовых технологий на основе алмаза. Их работа показала возможности «деформационной инженерии» для стабилизации цветных центров алмазов. Результаты этого исследования открывают перспективы для разработок квантовых устройств.
Цветные центры алмаза — это точечные дефекты в кристаллической решетке алмаза. Один атом углерода (C) замещен атомом азота (N), а на месте другого соседнего атома углерода находится вакансия (V) — область, в которой отсутствует атом. Эти дефекты называются цветными, потому что благодаря им кристалл приобретает окраску. Существуют два типа состояний NV-центров: не имеющие заряда (NV0) и отрицательно заряженные (NV–). Именно они представляют интерес для квантовых технологий, поскольку обладают спиновыми состояниями — «внутренними вращениями» электрона, которые могут показывать два положения «вверх» и «вниз» и использоваться как квантовый бит. Их возможное положение можно определять оптическими методами и контролировать при комнатной температуре.
Ранние исследования в основном ограничивались изучением настройки резонансов NV–-центров. Коллектив ученых из Китая и России впервые систематически исследовал влияние однонаправленного механического воздействия на все NV-центры, раскрывая механизмы их работы на атомном уровне. Они получили теоретические основы «деформационного инжиниринга», которые могут быть использованы при проектировании новых квантовых сенсоров. Результаты исследования опубликованы в журнале Functional Diamond.
Авторы использовали подход инженерии напряжения — деформации материала для измерения его свойств. Они создали виртуальную модель алмаза с NV-центрами и применили к ней напряжения по трем направлениям кристаллической решетки. После этого они проанализировали влияние приложенного воздействия на распределение энергетических уровней алмаза, длину связей и электронные свойства. Применение деформации вдоль двух кристаллографических направлений (основные оси кристаллической структуры) показало различные изменения ширины запрещенной зоны (зазора между энергетическим уровнаями, где нет электронов), делая материал лучшим проводником или меняя область поглощения. Также она повлияла на число энергетических уровней, на которых могут находиться электроны (плотность состояний). Все это характеризует насколько электроны «зафиксированы» в области дефекта, то есть насколько они стабильны. На основе полученных результатов ученые выявили общие закономерности без реальных экспериментов, опираясь на программный пакет VASP для симуляций.
«Мы наблюдали изменения в плотности состояний и зонной структуре алмаза, что говорило о возможности контролировать ширину запрещенной зоны алмаза, зарядовые состояния и стабильность одного из NV-состояний центра окраски. Последнее было наиболее неожиданным для нас», — поделился Михаил Шестаков, доцент Центра образовательных программ Физтех-школы аэрокосмических технологий МФТИ.
Ключевым результатом исследования стало то, что «деформационная инженерия» может помочь стабилизировать NV–-состояния центров в алмазе. Именно такие центры в условиях сильных деформаций более стабильны, чем NV0-состояния, по двум кристаллографическим направлениям. Это делает NV–-центры термодинамически предпочтительнее уже при деформации свыше двух процентов.
Кроме того, предложенный метод выявил анизотропию при механическом воздействий на цветные центры в алмазе. Это значит, что деформация по одной кристаллической оси может вызвать сужение запрещенной зоны в два раза, делая его более проводящим. А по другой оси — материал практически «игнорирует» приложенное на него воздействие.
«Наши исследования могут быть полезны при создании различных квантовых устройств. Например, эффект влияния деформации на ширину запрещенной зоны может быть использован для создания квантовых сенсоров деформации»,— отметил Михаил Шестаков.
Результаты статьи предоставляют новую теоретическую базу для использования инженерии напряжения в управлении свойствами NV-центров в алмазе.
Telegram 
Дзен 
VK На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Вопрос о том, можно ли считать чрезмерное увлечение физическими упражнениями аддиктивным поведением, остается дискуссионным. Ученые из Италии и Испании выяснили, что сильнее всего к такому компульсивному поведению склонны люди с чертами перфекционизма.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно