Diamantele „defecte” și utilizările lor

Potrivit doctorandului Skoltech, Artur Nelyubov, acestea pot fi utilizate pentru măsurătorile locale de temperatură, cu o precizie sporită.

Cercetătorii ruși au descoperit un tip necunoscut anterior de defecte cuantice în interiorul diamantelor sintetice care ar putea fi folosite pentru a crea senzori de temperatură extrem de sensibili și sisteme de procesare a informațiilor cuantice, a anunțat marți serviciul de presă al Skoltech.

"Noua clasă de defecte pe care am descoperit-o are cele mai atractive proprietăți optice în comparație cu alte defecte bine-cunoscute ale diamantelor. În combinație cu o stabilitate și o intensitate a radiațiilor destul de ridicate, acestea pot fi utilizate pentru măsurătorile locale de temperatură cu o precizie sporită", a spus doctorandul Skoltech.” Artur Nelyubov, ale cărui cuvinte sunt citate de serviciul de presă al universității.

Până în prezent, oamenii de știință au creat numeroase tehnici care permit creșterea diamantelor artificiale, în interiorul cărora există diverse tipuri de „defecte”. Rolul lor este jucat de atomii altor elemente, inclusiv de azot și siliciu, precum și de goluri, absența atomilor de carbon din rețeaua cristalină. Aceste defecte conferă diamantelor proprietăți cuantice neobișnuite. Astfel de cristale, așa cum speră oamenii de știință, vor deveni în curând baza multor dispozitive și senzori cuantici.

În special, atunci când un diamant este iradiat cu un fascicul laser, aceste defecte produc o strălucire ale cărei proprietăți depind de temperatura ambiantă. Acest lucru face posibilă măsurarea încălzirii regiunilor din jurul nanoparticulelor de diamant cu o precizie de 0,1 grade Celsius fără a interfera cu funcționarea biosistemelor. Recent, oamenii de știință ruși au folosit diamante defecte pentru măsurători ultra-precise ale temperaturii în interiorul mitocondriilor, „stațiile energetice” ale celulelor vii.

Un nou tip de diamante defecte

Nelyubov și colegii săi au descoperit o formă necunoscută anterior de defecte precise în interiorul diamantelor care apar atunci când pietrele prețioase sintetice sunt făcute din așa-numitul adamantan. Așadar, chimiștii numesc molecule ciclice cu zece atomi de carbon și șaisprezece atomi de hidrogen, în care carbonul este situat în același mod ca și în rețeaua cristalină a diamantului.

„Nu au fost introduse în mod deliberat impurități în cristale în timpul etapei de sinteză, dar, cu toate acestea, defectele descrise în articolul nostru științific au fost găsite în probe din trei loturi diferite de microdiamante pure. Toate diamantele au fost produse printr-o metodă de temperatură și presiune ridicată folosind adamantan, ca precursor”, a explicat Nelyubov.

După cum a observat omul de știință, defectele identificate au un set de mai multe proprietăți. Astfel, luminiscența produsă de acestea are un spectru de aproximativ zece ori mai îngust decât strălucirea altor tipuri de defecte ale diamantelor. În plus, oamenii de știință au descoperit că diamantele create nu numai că emit lumină într-un interval restrâns, ci o absorb selectiv, iar fiecare defect se comportă în acest sens într-un mod unic. Această proprietate, potrivit lui Nelyubov, face posibilă interacțiunea și controlul fiecărui defect individual înntr-un diamant, ceea ce face ca astfel de pietre prețioase să devină deosebit de interesante pentru crearea de termometre cuantice ultra-precise capabile să măsoare temperaturile în diferite puncte din spațiu, precum și ca sisteme de procesare a datelor cuantice multicanal.