เพชรเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นอัญมณีสำหรับการหมั้นหมายและโอกาสพิเศษอื่น ๆ แต่อิทธิพลอย่างมากของวัสดุนี้ในอุตสาหกรรมก็อยู่รอบตัวเราเช่นกัน ตัวอย่างเช่น มีการใช้เพชรเป็นเครื่องมือสำหรับการตัดเฉือนสมาร์ทโฟนรุ่นล่าสุด เป็นหน้าต่างในเลเซอร์กำลังสูงที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ และแม้กระทั่งเป็นวัสดุโดมลำโพงในระบบเสียงระดับไฮเอนด์ อย่างไรก็ตาม มีแอปพลิเคชันใหม่บนขอบฟ้า
ที่อาจลึกซึ้งยิ่งขึ้น
นั่นคือเทคโนโลยีไดมอนด์ควอนตัมในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์เชิงทฤษฎีและนักทดลองพยายามทำความเข้าใจว่าเอกภพทำงานในระดับที่เล็กมากอย่างไร ผลลัพธ์ของสิ่งนี้กลายเป็นสาขาของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งนำไปสู่นวัตกรรม เช่น เลเซอร์และทรานซิสเตอร์ ซึ่งส่งผลต่อชีวิต
ประจำวันของเรา เทคโนโลยีที่เรียกว่า “ควอนตัม 1.0” เหล่านี้อาศัยผลของกลศาสตร์ควอนตัม แต่ปัจจุบันในศตวรรษที่ 21 นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังพยายามพัฒนานวัตกรรมคลื่นลูกใหม่ เทคโนโลยี “ควอนตัม 2.0” จะอาศัยการจัดการและอ่านสถานะควอนตัม และโดยทั่วไปจะใช้ประโยชน์จากผลกระทบ
ควอนตัมของการซ้อนทับและการพัวพันความท้าทายในการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมคือสถานะควอนตัมนั้นเปราะบางมาก ตามหลักการแล้วสถานะเหล่านี้จะแยกออกจากสิ่งอื่น แต่เพื่อให้มีประโยชน์คุณต้องโต้ตอบกับพวกเขา แอปพลิเคชันบางตัวสามารถใช้ประโยชน์จากความเปราะบางนี้ได้ เช่น
ในการพัฒนาเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูง แต่ก็ยังต้องการระดับการแยกเพื่อควบคุมในตัวอย่างแรก ความสมดุลระหว่างการควบคุมและการโต้ตอบนี้เป็นเส้นแบ่งที่นักวิทยาศาสตร์ควอนตัมต้องสำรวจการวิจัยเทคโนโลยีควอนตัมครอบคลุมควอนตัมคอมพิวเตอร์ การจำลอง การสื่อสาร และการตรวจจับ
โดยอาจมีผลกระทบในด้านการดูแลสุขภาพ อุตสาหกรรมยานยนต์ และการพัฒนาวัสดุใหม่ๆ เป็นต้น ปัจจุบันมีการตรวจสอบโซลูชันทางเทคโนโลยีที่หลากหลายสำหรับแอปพลิเคชันใหม่เหล่านี้ เช่น ไอออนที่ติดอยู่ ตัวนำยิ่งยวด ควอนตัมดอท โฟตอน และข้อบกพร่องในเซมิคอนดักเตอร์
โซลูชัน
ทางเทคนิคแต่ละรายการมีข้อดีข้อเสียต่างกัน ไอออนที่ติดอยู่มีคุณสมบัติทางควอนตัมที่ยอดเยี่ยม แต่เป็นการรวมเข้าด้วยกันได้ยาก ในขณะที่วงจรของตัวนำยิ่งยวดสามารถประดิษฐ์ขึ้นได้ แต่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิเย็นจัดเท่านั้น นี่คือจุดที่วัสดุอย่างเช่นเพชรเข้ามามีบทบาท เนื่องจากพวกมันประนีประนอม
ด้วยการเป็นโซลิดสเตต ทำให้ง่ายต่อการรวมเข้ากับอุปกรณ์ต่างๆ และใช้งานได้ที่อุณหภูมิห้องเพชรควอนตัมการวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับเพชรมุ่งเน้นไปที่การระบุข้อบกพร่องที่แตกต่างกันหลายร้อยรายการที่สามารถพบได้ภายในโครงตาข่ายคาร์บอน ความไม่สมบูรณ์ประการหนึ่งคือข้อบกพร่องของไนโตรเจน
ว่างที่มีประจุลบ (แสดงเป็น NV) (ดูกล่องด้านล่าง) ในปี 1997 และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี ในเยอรมนีแสดงให้เห็นว่าข้อบกพร่อง NV เพียงจุดเดียวสามารถแก้ไขได้และให้เอาต์พุตแสงที่อุณหภูมิห้อง ( วิทยาศาสตร์ 276 2012 ) การค้นพบนี้จุดประกายให้เกิดเทคโนโลยีควอนตัมเพชร
กระบวนการนี้เรียกว่าเรโซแนนซ์แม่เหล็กที่ตรวจพบทางแสง (ODMR) และด้วยข้อบกพร่อง NV จะสังเกตเห็นได้เมื่อวัดการเปลี่ยนแปลงของฟลูออเรสเซนซ์หลังจากฉายแสงสีเขียวบนข้อบกพร่อง NV เดียวหรือบนทั้งมวล ในขณะที่สแกนสนามไมโครเวฟที่ใช้ . เมื่อสนามกระทบกับเรโซแนนซ์
ลองนึกภาพโครงตาข่ายเพชรที่สมบูรณ์แบบของอะตอมคาร์บอนซ้ำๆ นำอะตอมที่อยู่ติดกันออก 2 อะตอม จากนั้นแทนที่อะตอมด้วยไนโตรเจน (ในรูปสีฟ้าสด) ในขณะที่อีกอะตอมหนึ่งยังคงเป็น “โมฆะ” หรือตำแหน่งว่าง (สีฟ้าอ่อน) นี่คือข้อบกพร่องของไนโตรเจนที่เป็นกลางในเพชร
และสามารถมีการวางแนวผลึกศาสตร์ที่แตกต่างกันสี่แบบ หากมีข้อบกพร่องอื่นในแลตทิซซึ่งมีอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงกว่า ซึ่งโดยปกติจะเป็นไนโตรเจนทดแทนที่ไม่มีที่ว่าง อิเล็กตรอนนี้จะถ่ายโอนไปยังตำแหน่งที่ว่างของไนโตรเจนเพื่อให้ประจุเป็นลบ อิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับความบกพร่อง
ของไนโตรเจน
ที่ว่าง (NV) ที่มีประจุลบจะครอบครองพันธะที่ห้อยอยู่รอบๆ ที่ว่าง เพื่อให้ระดับพลังงานของพวกมันมีพฤติกรรมคล้ายกับที่อยู่ในไอออนที่ถูกกักไว้ข้อบกพร่อง NV เหล่านี้มีการรวมกันของระดับพลังงานแบบพิเศษ เช่น ไม่ว่าอิเล็กตรอนจะหมุนในสถานะพื้นอะไรก็ตาม เมื่อคริสตัลสว่างด้วยแสงสีเขียว
คริสตัลจะวนผ่านระดับพลังงานและมีแนวโน้มมากขึ้นทางสถิติที่จะเข้าสู่สถานะหมุนm s = 0 หมุนอิเล็กตรอนไปรอบๆ วงนี้ให้เพียงพอ และสปินจะเรียงตัวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่ออยู่ใน สถานะกราวด์ m s = 0 ข้อบกพร่อง NV สามารถจัดการเพื่อทำการทดลองควอนตัมได้โดยใช้ไมโครเวฟ
และพัลส์แสงเพิ่มเติม กระบวนการอ่านค่าขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์เดียวกัน โดยใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาจากข้อบกพร่องนั้น “สว่าง” หรือ “มืด” ขึ้นอยู่กับการหมุนของสถานะพื้นเมื่อทำการวัดในทศวรรษหน้า กลุ่มนักวิชาการไม่กี่กลุ่มทั่วโลกได้หยิบยกผลงานชิ้นนี้ขึ้นมา
โดยหวังว่าจะใช้เพชรเป็นควอนตัมบิต หรือ “คิวบิต” ในอุปกรณ์ข้อมูลควอนตัม เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัม งานนี้ดำเนินการโดยใช้เพชรธรรมชาติเพียงเม็ดเดียวที่ไม่เหมือนใครซึ่งขนานนามว่า “เพชรรัสเซียวิเศษ” ในขณะเดียวกัน บริษัทหลายแห่งเริ่มพัฒนาเทคนิคใหม่ในการผลิตเพชรผลึกเดี่ยวสังเคราะห์
ที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมโดยใช้การสะสมไอของสารเคมีโดยใช้คลื่นไมโครเวฟ ตัวอย่างเช่น ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 พนักงานของบริษัทของเราแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะปลูกเพชรโดยมีอะตอมของสิ่งเจือปนน้อยกว่า 5 อะตอมต่ออะตอมของคาร์บอน 1 พันล้านอะตอม ในเพชรดังกล่าว ไนโตรเจนเป็นสิ่งเจือปนที่เด่น และสามารถตรวจสอบศูนย์ NV ที่แยกได้
credit: coachwalletoutletonlinejp.com tnnikefrance.com SakiMono-BlogParts.com syazwansarawak.com paulojorgeoliveira.com NewenglandBloggersMedia.com FemmePorteFeuille.com mugikichi.com gallerynightclublv.com TweePlebLog.com
