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电子自旋操控:悬浮纳米金刚石是基础研讨的珍宝

2016-07-22 14:47
棒棒书香
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  研讨人员展现了当电子和激光悬浮在真空管中,怎么操控纳米金刚石的“电子自旋”,这将会有助于发现在量子信息处理、传感器等方面的使用,且有助于对量子力学的物理基础研讨。

  电子能够被认为有两个不同的自旋态,“向上”或“向下”,研讨人员能够检测和操控电子自旋共振,或许完成其从一个状况到另一个状况的改变。

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  “咱们现已展现了在真空中或许在有不同气体存鄙人轻浮的纳米金刚石,怎么让其自旋电子不断的翻转,”李统藏说,他是在普渡大学物理与天文学,电气和核算机工程系的一名助理教授。

  研讨结果宣布在近期的《天然通讯》杂志上,宣布的这一篇研讨论文中有对研讨的具体描绘。电子的自旋共振在氦和氧的气体的存鄙人有着不同的体现,这意味着该技能能够被用于在一个新的类型的传感器,用来检测和丈量气体。氧气传感器被广泛用于监测轿车尾气和医疗器械中,如麻醉监测和呼吸机氧浓度。纳米传感器比较传统的传感器具有一个潜在的改善。

  “尽管需求更具体的研讨,以充沛了解这一现象,但咱们的调查标明,关于氧气的传感来说这将会是一个潜在的使用,”李说。

  本文作者是博士后研讨员Thai Hoang;博士研讨生Jonghoon Ahn和Jaehoon Bang,以及李统藏。

  悬浮纳米钻石发现也能够用在量子信息处理过程中,试验技能用于讨论量子力学的根本物理原理,以及对磁场和重力场的丈量,能够使用于核算机的内存,并使用试验办法查找牛顿万有引力定律的误差。

  纳米金刚石悬浮在真空中能够被准确的操控和并可对漂浮颗粒进行严厉的丈量。纳米金刚石的直径约100纳米,大约是一个病毒的巨细,并包括“氮空位中心”,这是潜在的实践使用的要害。氮空位中心是在钻石晶格中的一个原子标准的缺点,氮原子替代的碳原子,并发明一个相邻的晶格中的空地。研讨人员能够使用这个功能来操控电子自旋。

  一种类型的激光被用来“捕获”并在真空室中悬浮微粒,另一个激光用来监测电子自旋。一个毫米级的天线供给微波来操控和翻转的电子自旋,并用光谱仪检测这些自旋的改变。需求一个真空环境以削减空气分子的搅扰。

  量子核算机使用到被称为“叠加”和“羁绊”的量子理论所描绘的现象,根据量子物理的核算机可能会极大地增加对信息的处理、存储和传输的才能。普度大学研讨的长时间方针之一是使用该技能测验闻名的薛定谔的猫思维试验,其间一只猫可能是死的和活的一起存在的状况。

  “咱们想把一个单一的纳米金刚石一起放在两个不同的方位上,”李说。

  该研讨得到了国家科学基金会的赞助。

声明: 本文由入驻维科号的作者编撰,观念仅代表作者自己,不代表OFweek态度。如有侵权或其他问题,请联络告发。

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