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拉伸钻石释放强大的新量子传感能力
微妙的机械调整揭示了控制嵌入缺陷的量子行为的强大方法。研究人员发现了一种新方法，通过轻轻拉伸或压缩晶体来控制钻石中微小缺陷的量子行为。这种方法可能会催生出能够检测压力、温度和[...]
来源:SciTech日报微妙的机械调整揭示了控制嵌入缺陷的量子行为的强大方法。
研究人员发现了一种新方法，通过轻轻拉伸或压缩晶体来控制钻石中微小缺陷的量子行为。这种方法可能会催生新一代传感器，能够以极高的精度检测压力、温度和其他物理变化。
这些被称为“色心”的缺陷已经广泛应用于量子技术，包括高灵敏度传感器和正在开发的量子通信系统。其中一种类型，即硅空位（SiV）中心，特别有前途，因为它能产生明亮且稳定的光，非常适合量子器件。
在这项研究中，由新加坡科技设计大学 (SUTD) 和中国扬州大学的科学家领导的国际团队研究了 SiV 中心周围的金刚石晶格被压缩或拉伸时的行为。研究人员利用详细的计算模型，分析了缺陷的原子结构和光学特性在不同机械条件下如何变化。
团队观察到了复杂的行为。在压缩下，缺陷保持稳定并保持其原始对称性。然而，当超出约 4% 扩张的临界极限时，它就会发生结构性转变。这种变化打破了它的对称性并产生了新的原子排列。
光学特征和传感潜力
这种结构转变还改变了缺陷与光相互作用的方式。研究人员发现，重要的光学特征，例如发射光的颜色和亮度，会随着应变的施加而逐渐且可预测地发生变化。
扬州大学岳云良教授表示：“这些光学变化就像一把内置的尺子。通过简单地测量缺陷发出的光，我们就可以推断出材料被压缩或拉伸的程度。”