Elektroniczny odczyt z nanodiamentu

Naturalne diamenty zawsze zawierają zanieczyszczenia. Najlepiej zbadanymi z nich są pary azot-dziura. W takiej konfiguracji w danym miejscu diamentu brakuje dwóch atomów węgla. Jeden z nich zostaje zastąpiony atomem azotu, a miejsce po drugim pozostaje puste. Zanieczyszczenia takie można wykorzystać jako niezwykle wrażliwe czujniki lub też jako nośniki danych w komputerach kwantowych. Dane takie są danymi optycznymi i dotychczas nikomu nie udało się odczytać ich w sposób elektroniczny. Jednak właśnie powstała odpowiednia technika.

Jej autorami są profesor Alexander Holleitner z Uniwersytetu Technicznego w Monachium oraz profesor Frank Koppens z barcelońskiego Instytutu Nauk Fotonicznych. Ich technika polega na bezpośrednim transferze energii z pary azot-dziura do pobliskiej warstwy grafenu.

Gdy oświetlimy laserem nanodiament, w zanieczyszczeniach dochodzi do wzbudzenia elektronów przez fotony. System składający się ze wzbudzonego elektronu i dziury w stanie podstawowym możemy opisać jako dipol. Dipol ten powoduje powstanie w grafenie drugiego dipola składającego się z elektronu i dziury - mówi profesor Holleitner. W przeciwieństwie do nanodiamentu, w którym poszczególne zanieczyszczenia się od siebie odizolowane, grafen przewodzi prąd i możliwe jest zmierzenie ładunku wywołanego pojawieniem się pary elektron-dziura. Dla powodzenia eksperymentu kluczowa jest szybkość pomiaru, gdyż wygenerowana w grafenie para elektron dziura zanika po kilku pikosekundach (biliardowa część sekundy). Laboratorium Holleitnersa wyposażone jest w urządzenia pozwalające na przeprowadzenie tego typu pomiaru, naukowcy mogli więc obserwować cały proces. Fakt, że proces ten zachodzi niezwykle szybko jest olbrzymią zaletą. Jeśli uda się go wykorzystać w praktyce, to w przyszłości powstaną czujniki pozwalające na obserwację szybko zachodzących zjawisk, a komputery kwantowe będą korzystały z zegarów, których częstotliwość pracy będzie liczona w terahercach.

diament nanodiament komputer kwantowy