El nuevo material es incluso mejor que los diamantes para sensores cuánticos

Los diamantes no son sólo los mejores amigos de una chica, sino que también lo han sido durante mucho tiempo los mejores amigos de los científicos cuánticos gracias a una amplia gama de propiedades útiles. Fabrican sensores cuánticos extremadamente buenos y, en general, superan a la competencia. Pero los diamantes no son perfectos, y ahora un equipo ha descubierto cómo darle a un material alternativo la ventaja de convertirse potencialmente en el mayor sensor cuántico de todos los tiempos.

Las razones por las que los diamantes son tan útiles en el mundo cuántico se deben a que sus estructuras reticulares y propiedades ópticas les permiten preservar estados cuánticos como el espín, su sensibilidad a los campos magnéticos y su capacidad de ser útiles a temperatura ambiente en lugar de requerir temperaturas extremas específicas. El inconveniente, sin embargo, es simple. A medida que los diamantes se hacen más pequeños, empiezan a desmoronarse. Entonces, para las aplicaciones más pequeñas del mundo cuántico, estos increíbles sensores son inútiles.

Una alternativa ha sido un material llamado hBN o nitruro de boro hexagonal. Investigaciones recientes sugieren un potencial cuántico intrigante en lo que respecta a las vacantes de boro. En esta red molecular falta un solo átomo (la vacante en cuestión) y puede tener diferentes cargas. Sólo el estado de carga negativa tiene las propiedades adecuadas para un buen sensor cuántico.

En realidad, un nuevo estudio muestra cómo manipular y monitorear el hBN para mantener la vacante de boro con carga negativa, haciendo que el material sea exactamente lo que se necesita en los sistemas cuánticos. Los sensores cuánticos prometen una mayor sensibilidad y resolución espacial que los sensores normales.

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"Hemos caracterizado este material y descubierto propiedades únicas y muy interesantes, pero el estudio de hBN está en sus inicios", dijo el coautor principal Dominic Scognamiglio, del Centro de Excelencia ARC para Sistemas Metaópticos Transformativos, en un "No hay otras publicaciones sobre el cambio de estado de carga, la manipulación o la estabilidad de las vacantes de boro, por lo que estamos dando el primer paso para llenar este vacío en la literatura y comprender mejor este material".

"Esta investigación muestra que el hBN tiene el potencial de reemplazar al diamante como material preferencial para la detección cuántica y el procesamiento de información cuántica porque podemos estabilizar los defectos atómicos que sustentan estas aplicaciones, lo que da como resultado capas de hBN 2D que podrían integrarse en dispositivos donde el diamante no puede. ser", añadió el coautor principal Angus Gale.

La configuración del sistema combina un microscopio fotoluminiscente confocal con un microscopio electrónico de barrido. Esto es lo que permitió al equipo medir y manipular el material de una manera útil.

"El enfoque es novedoso porque nos permite enfocar el láser y obtener imágenes de defectos individuales en hBN, mientras se manipulan mediante circuitos electrónicos y un haz de electrones", añadió Gale. “Esta modificación del microscopio es única; Fue increíblemente útil y simplificó significativamente nuestro flujo de trabajo”.

El estudio se publica en Nano Letters.