p Liderado por Justus Ndukaife, professor assistente de engenharia elétrica, Os pesquisadores de Vanderbilt são os primeiros a apresentar uma abordagem para capturar e mover um nanomaterial conhecido como um único nanodiamante coloidal com centro de vacância de nitrogênio usando feixe de laser de baixa potência. A largura de um único fio de cabelo humano é de aproximadamente 90, 000 nanômetros; os nanodiamantes têm menos de 100 nanômetros. Esses materiais à base de carbono são um dos poucos que podem liberar a unidade básica de toda a luz - um único fóton - um bloco de construção para futuras aplicações fotônicas quânticas, Ndukaife explica. p Atualmente, é possível capturar nanodiamantes usando campos de luz focados perto de superfícies metálicas de tamanho nano, mas não é possível movê-los dessa forma porque os pontos do feixe de laser são simplesmente muito grandes. Usando um microscópio de força atômica, leva horas para os cientistas colocarem os nanodiamantes no lugar, um de cada vez, perto de um ambiente de aumento de emissão para formar uma estrutura útil. Avançar, para criar fontes e qubits emaranhados - elementos-chave que melhoram as velocidades de processamento dos computadores quânticos - vários emissores de nanodiamantes são necessários próximos uns dos outros para que possam interagir para formar qubits, Ndukaife disse.

p "Decidimos tornar a captura e manipulação de nanodiamantes mais simples usando uma abordagem interdisciplinar, "Ndukaife disse." Nossa pinça, uma pinça eletrotermoplasmônica de baixa frequência (LFET), combina uma fração de um feixe de laser com um campo elétrico de corrente alternada de baixa frequência. Este é um mecanismo inteiramente novo para capturar e mover os nanodiamantes. "Um tedioso, processo de horas foi reduzido para segundos, e LFET é o primeiro transporte escalável e tecnologia de montagem sob demanda de seu tipo.

p O trabalho de Ndukaife é um ingrediente chave para a computação quântica, uma tecnologia que em breve permitirá um grande número de aplicações, desde imagens de alta resolução até a criação de sistemas inquebráveis ​​e dispositivos e chips de computador cada vez menores. Em 2019, o Departamento de Energia investiu US $ 60,7 milhões em financiamento para promover o desenvolvimento da computação quântica e das redes.

p "Controlar os nanodiamantes para fazer fontes eficientes de fóton único que podem ser usadas para esses tipos de tecnologias moldará o futuro, "Ndukaife disse." Para melhorar as propriedades quânticas, é essencial acoplar emissores quânticos como os nanodiamantes com centros de vacância de nitrogênio a estruturas nanofotônicas. "

p Ndukaife pretende explorar ainda mais os nanodiamantes, organizando-os em estruturas nanofotônicas projetadas para melhorar seu desempenho de emissão. Com eles no lugar, seu laboratório irá explorar as possibilidades de fontes ultrabright de fóton único e emaranhamento em uma plataforma on-chip para processamento de informações e imagens.

p "Há tantas coisas sobre as quais podemos usar essa pesquisa, "Ndukaife disse." Esta é a primeira técnica que nos permite manipular dinamicamente objetos em nanoescala em duas dimensões usando um feixe de laser de baixa potência. "

p O artigo, "Electrothermoplasmonic Trapping and Dynamic Manipulation of Single Colloidal Nanodiamond" foi publicado no jornal Nano Letras em 7 de junho e foi co-autoria por alunos de pós-graduação no laboratório de Ndukaife, Chuchuan Hong e Sen Yang, bem como seu colaborador, Ivan Kravchenko do Laboratório Nacional de Oak Ridge.