Подвешенные наноалмазы с регулируемыми спинами

«Подвешивание»-levitation наноалмаза пучком лазерного света с длиной волны 532 нанометра (в центре – наноалмаз с азотной вакансией V). Antenna – антенна для улавливания изменений спинового резонанса. Иллюстрация Physorg

Ученые сообщили о том, что выращена алмазная пленка площадью 2 кв. см, толщина которой 0,02 дюйма (50 микрон). И к ней сумели подвести 96 электродов. С их помощью удалось замерить поляризацию электронов, посылаемых навстречу лазерному лучу, разделяющему их по скорости движения.

«Медленные» электроны хороши тем, что у них легче измерить такое квантовое состояние, как спин, или вращение частицы вокруг своей оси. Эксперимент получил название «Точная поляриметрия электронного пучка с использованием алмазных микрополосок-детекторов». Результаты этого исследования опубликованы в журнале Physical Review. Алмаз намного более устойчив к действию лазерного света, чем кремний. Алмазный детектор позволил намного точнее измерить поляризацию (с ошибкой менее 0,6%).

Авторы этой работы полагают, что ими открыта новая эра в физике субатомных частиц, несущих слабый заряд. Их результаты помогут прояснить некоторые вопросы Стандартной теории четырех сил-взаимодействий и заложить основы практической спинтроники – новой электроники на основе электронных спинов, более быстрой и не генерирующей тепла, ограничивающего сегодня миниатюризацию чиповых сетей.

Мэрилин Монро как-то сказала, что алмазы – лучшие друзья девушек. Теперь то же говорят и физики.

Приложение к журналу Nature опубликовало статью о «подвешенном» лазерным светом с длиной волны 532 нанометра (нм) наноалмазе. Это позволило контролировать резонансное состояние спина и даже менять его направление. При этом оказалось, что резонанс меняется в присутствии гелия и кислорода, что открывает возможность создания сверхчувствительных сенсоров этих и других газов, а также появления в воздухе частиц взрывчатки и наркотиков.

Немаловажна и перспектива построения квантовых компьютеров с их суперпозицией и энтенглментом. В начале осуществления этой мечты авторы хотят прежде всего «расположить» один наноалмаз в двух разных «локациях» и в одно и то же время, то есть воплотить в реальности мысленный эксперимент Шредингера.

Ученые Массачусетского технологического института, что близ Бостона, назвали свой эксперимент по измерению осцилляций-колебаний «ароматов» нейтрино сокращенно МИНОС.

По ходу опытов ускоренные частицы высоких энергий испускались реактором в Чикаго и улавливались затем детектором в Северной Миннесоте на расстоянии 735 км. Теория говорит, что по ходу движения нейтрино могут менять аромат согласно влиянию квантового эффекта суперпозиции свойств. Ученые подчеркивают, что само расстояние, на котором осуществлялось дальнодействие, против которого рьяно возражал предсказатель гравитационных волн, говорит за идеи австрийского теоретика. «Мы реально видим, что квантовые эффекты сохраняются на макроскопических расстояниях – в том большом мире, в котором мы живем», – отмечают авторы в статье в Physical Review Letters.

В немецком Дрездене сотрудники Гельмгольц-центра впервые получили давно предсказанные спиновые волны нанометровой длины (Nature NanoTechnology). В качестве волновых излучателей они использовали сердцевину магнитных воронок. Магнитные волны считаются хорошей альтернативой современной электронике при передаче информации и дальнейшей миниатюризации устройств. Дело в том, что спиновая волна намного меньше электронной (электронный микроскоп бесполезен в нанотехнологиях). При этом спиновые волны легко «замещают» в чипах электрический ток.

Пока же инженерам приходится полагаться на электричество, особенно при использовании солнечной энергии, кванты которой «выбивают» электроны в так называемых батареях на основе твердых окислов (SOFC – Solid Oxide Fuel Cells). В Университете штата Вашингтон использовали для этой цели движение кислородных ионов, отрываемых фотонами. Проблема – в сере, которая может «забивать» ячейки и осаждаться на аноде.

Ученые подали небольшой дополнительный ток на электрод, чем, похоже, решили проблему. В качестве материала для электрода был использован никель с добавкой циркония, стабилизированного иттрием (последний используется в перьях ручек, чтобы они не ржавели, отдавая кислороду электрон). Суперкомпьютер помог ученым «рассмотреть» распределение электрических полей при компьютерном моделировании (J. Physical Chemistry).