हार्वर्ड विशेषज्ञ हीरे से दुनिया का सबसे छोटा रेडियो बनाते हैं

यह रेडियो काम की शुरुआत है, भविष्य में, वैज्ञानिकों ने हीरे के अन्य गुणों का उपयोग करने के लिए लघु इलेक्ट्रॉनिक घटक बनाने की योजना बनाई है।

एसईएएस ( हार्वर्ड जॉन ए। पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंसेज ) के शोधकर्ताओं ने गुलाबी हीरे की दुनिया में सबसे छोटे रेडियो का निर्माण किया है। अधिक सटीक रूप से, रिसीवर की भूमिका खुद हीरे द्वारा नहीं निभाई जाती है, बल्कि एक क्रिस्टल जाली में सूक्ष्म रूप से छोटे दोषों के द्वारा कई परमाणुओं के आकार की होती है। छोटे रेडियो अपने आप में उन ब्लॉकों से बने होते हैं जिनका आकार दो परमाणु होता है। ऐसे रिसीवर का काम करेंसबसे प्रतिकूल परिस्थितियों में, जब कोई भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बस विफल हो जाता है। यह ज्वालामुखी के मुहाने, शुक्र की सतह हो सकती है। दवा में एक समान प्रणाली का उपयोग किया जा सकता है - उदाहरण के लिए, पेसमेकर के समान समान मॉड्यूल का उपयोग करें।

विकास दल के नेता मार्को लोन्कार थे। उन्होंने अपने स्नातक छात्र लिनबो शाओ के साथ मिलकर हीरे में बिंदु दोषों का उपयोग करने के विचार के साथ आए, जिन्हें हीरे में नाइट्रोजन-प्रतिस्थापित रिक्त स्थान के रूप में जाना जाता है। दोष स्वयं हीरे के क्रिस्टल जाली की संरचना का उल्लंघन है जो तब होता है जब जाली स्थल से एक कार्बन परमाणु को हटा दिया जाता है और गठित वैकेंसी नाइट्रोजन परमाणु से बंध जाती है।

इस दोष की विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि इसके गुण लगभग एक परमाणु के गुणों के समान हैं, चाहे वह हीरे के क्रिस्टल जाली में "जमे हुए" हों: व्यक्तिगत केंद्र के इलेक्ट्रॉन स्पिन आसानी से हेरफेर किए जाते हैं: प्रकाश द्वारा; चुंबकीय, बिजली और माइक्रोवेव क्षेत्र; - जो आपको केंद्र कोर के पीछे क्वांटम जानकारी (क्विबिट्स) रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है। कमरे के तापमान पर भी इस तरह की हेरफेर संभव है; केंद्र में प्रेरित स्पिन ध्रुवीकरण का एक लंबा (कई मिलीसेकंड तक) भंडारण समय है ... वर्तमान में, NV केंद्र को भविष्य के क्वांटम प्रोसेसर के मूल तार्किक तत्व के रूप में माना जा सकता है, जो क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए आवश्यक है, क्वांटम सुरक्षा प्रोटोकॉल और अन्य स्पिंट्रोनिक्स अनुप्रयोगों के साथ संचार लाइनें।

नाइट्रोजन-प्रतिस्थापित रिक्ति बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक छोटे हीरे में कार्बन परमाणु को नाइट्रोजन परमाणु के साथ बदल दिया, जिससे पड़ोसी परमाणुओं में से एक को हटा दिया गया। नतीजतन, एक प्रणाली एक परमाणु परमाणु और एक "छेद" से बनाई गई थी। नौकरियां एक एकल फोटॉन का उत्सर्जन करने, या एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने के लिए इस्तेमाल की जा सकती हैं। इस प्रकार के सिस्टम को फोटोलुमिनसेंट गुणों की विशेषता है, जिसका अर्थ है कि सूचना को प्रकाश में परिवर्तित करने की संभावना। यह क्वांटम कंप्यूटिंग, फोटोनिक्स और अन्य क्षेत्रों में नाइट्रोजन-प्रतिस्थापित रिक्तियों का उपयोग करने की संभावना को खोलता है।

यहां तक ​​कि उच्च शुद्धता वाले प्राकृतिक और सिंथेटिक (IIa- प्रकार) हीरे में एक छोटा सा होता हैNV केंद्रों की एकाग्रता। (उच्च शुद्धता वाले सिंथेटिक हीरे को रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) के उपयोग से बनाया जाता है)। यदि केंद्रों की सघनता अपर्याप्त है, तो नमूनों को विकिरणित और नष्ट कर दिया जाता है। विकिरण उच्च ऊर्जा कणों (10-80 केवी) द्वारा किया जाता है; यह एक धारा हो सकती है: इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और गामा कण। NV केंद्र 60 माइक्रोन तक की गहराई पर बनाए जाते हैं। दिलचस्प है, NV0 मुख्य रूप से 0.2 माइक्रोन तक गहरी होती है। कमरे के तापमान पर निर्मित रिक्तियां निष्क्रिय हैं, लेकिन बढ़ते तापमान (800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) के साथ उनकी गतिशीलता काफी बढ़ जाती है। जाली में पेश किया गया नाइट्रोजन परमाणु रिक्तियों में से एक को पकड़ता है और पड़ोसी रिक्ति के साथ NV the बनाता है।


रेडियो के लिए, वे आमतौर पर पांच बुनियादी घटकों से युक्त होते हैं: एक ऊर्जा स्रोत, एक रिसीवर, एक ट्रांसड्यूसर जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों को विद्युत प्रवाह, एक नियामक और गतिशीलता में बदल देता है। हार्वर्ड विशेषज्ञों द्वारा बनाई गई प्रणाली में ये सभी घटक हैं, हालांकि उस रूप में नहीं जिस रूप में हम उन्हें देखने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

ऊर्जा स्रोत यहाँ - लेजर बीम जो नाइट्रोजन रिक्ति में इलेक्ट्रॉनों पर निर्देशित है। इलेक्ट्रॉनों विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रति संवेदनशील होते हैं, ताकि वे लेजर बीम के प्रभाव में रेडियो तरंगों पर प्रतिक्रिया करें। जब एक रिक्ति रेडियो तरंग का पता लगाता है, तो वह इसे लाल बत्ती में परिवर्तित कर देता है, जिसे फोटोडायोड (इस मामले में, एक कनवर्टर) के माध्यम से पुनर्निर्देशित किया जाता है। वह प्रकाश को करंट में बदल देता है। इसके अलावा, स्पीकर के उपयोग से करंट को ध्वनि में परिवर्तित किया जाता है।

लेकिन ऐसे रिसीवर को स्थापित करने के बारे में क्या? वैज्ञानिकों ने भी इस समस्या को हल किया है। उन्होंने हीरे के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया, जिसे रिक्तियों द्वारा कथित रेडियो तरंगों की आवृत्ति को बदलने के लिए नियंत्रित किया जा सकता है। यदि आप अधिक रिक्तियों के साथ काम करते हैं तो सिग्नल को बढ़ाया जा सकता है। एसईएएस शोधकर्ता अरबों बिंदुओं जैसे हीरे के दोष का उपयोग करते हैं। सिस्टम एक रिक्ति के साथ काम कर सकता है, लेकिन, दुर्भाग्य से, इस मामले में, लाल बत्ती की एक धारा के बजाय केवल एक फोटॉन को एक बार में उत्सर्जित किया जा सकता है।

भविष्य में, शोधकर्ताओं की टीम अन्य परमाणु दोषों के साथ काम करने की संभावना तलाशने की उम्मीद करती है, उदाहरण के लिए, हीरे में सिलिकॉन रिक्तियों के साथ। शायद इससे रेडियो तरंगों को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने में मदद मिलेगी।

एक हीरे के रेडियो का परीक्षण परीक्षण करते समय, वैज्ञानिकों ने काम किया, जिसमें ऊंचे तापमान की स्थिति भी शामिल थी - लगभग 350 डिग्री सेल्सियस। "हीरे में अद्वितीय गुण हैं," परियोजना प्रबंधक कहते हैं। "यह रेडियो अंतरिक्ष में, कठिन परिस्थितियों में, या मानव शरीर में काम कर सकता है।"

अध्ययन को STC सेंटर फॉर इंटीग्रेटेड क्वांटम मटेरियल द्वारा समर्थित किया गया था ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi400171/