p Um grupo de pesquisa da ITMO University desenvolveu uma fonte de luz controlada baseada em nanodiamante. Experimentos mostraram que a casca de diamante dobra as fontes de luz de velocidade de emissão e ajuda a controlá-las sem nenhuma nano e microestruturas adicionais. Isso foi conseguido devido a defeitos criados artificialmente em uma estrutura de cristal de diamante. Os resultados obtidos são importantes para o desenvolvimento de computadores quânticos e redes ópticas. O trabalho é publicado no Nanoescala . p Uma das principais áreas da nanofotônica moderna é o projeto de nanoantenas dielétricas ativas ou fontes fotônicas controladas. Como base para nanoantenas, os cientistas geralmente usam nanopartículas de metal plasmônico. Contudo, a perda óptica e o aquecimento dessas partículas encorajam os cientistas a buscar alternativas. Por exemplo, Os pesquisadores da Universidade ITMO criaram nanoantenas com base em perovskitas e silício. Recentemente, membros do Laboratório Internacional de Nanofotônica e metamateriais da ITMO University desenvolveram um novo conceito de nanoantenas dielétricas ativas com base em nanodiamantes.

p Nanodiamonds são nanoestruturas de carbono com propriedades únicas. Eles têm um índice de refração suficientemente alto, alta condutividade térmica e baixa atividade de interação. Os cientistas usaram nanodiamantes com os chamados centros de vacância de nitrogênio (centros NV) criados artificialmente pela remoção de átomos de carbono da estrutura do cristal de diamante. As vagas abertas são então vinculadas a átomos de nitrogênio implantados. O spin do elétron de tais centros NV é facilmente controlado pela luz, de modo que usando o spin do elétron, os pesquisadores podem registrar informações quânticas.

p Cientistas da Universidade ITMO estudaram propriedades ópticas de nano-diamantes e descobriram que sua radiação pode ser aumentada pela combinação do espectro de luminescência NV-center com ressonâncias ópticas Mie de nanopartículas de diamante. Isso pode ser alcançado em uma determinada posição do centro NV e com o tamanho de partícula apropriado. Isso aumentou o fator de Purcell do nanodiamante. Este indicador é usado para estimar como uma concha de diamante afeta a taxa de emissão espontânea da fonte de luz. Se o fator de Purcell aumentar, o tempo de desvanecimento da luminescência reduz enquanto o próprio sinal se torna mais forte e muito mais fácil de ler.

p Os cientistas enfatizam que esse efeito é obtido usando apenas propriedades de nanodiamantes. "Usualmente, para acelerar a radiação, é preciso criar um sistema complexo de ressonadores. Mas conseguimos alcançar resultados semelhantes sem quaisquer estruturas adicionais. Mostramos experimentalmente que o desvanecimento da luminescência pode ser acelerado pelo menos duas vezes, usando apenas física simples, "diz Dmitry Zuev do Laboratório Internacional de Nanofotônicos e Metamateriais.

p Na verdade, experimentos foram realizados em nanodiamantes com múltiplos centros NV, embora os pesquisadores também tenham desenvolvido um modelo teórico para o comportamento de fontes de fóton único na casca do diamante. Os cálculos mostraram que a velocidade de emissão da luz pode ser aumentada várias dezenas de vezes. "Hoje, obter um único fóton de um centro NV em uma nanoantena é uma tarefa bastante difícil. A fim de implementar tal nanoantena ativa em elementos lógicos, por exemplo, você precisa gerenciar suas emissões. Em perspectiva, nosso conceito ajudará a gerenciar com eficácia as fontes de emissão de fóton único. É muito importante para o desenvolvimento de computadores quânticos e redes de comunicação óptica, "observa Anastasia Zalogina, autor principal do artigo, membro do Laboratório Internacional de Nanofotônica e metamateriais.