香港大学开发出能精准打印金刚石NV色心的方法
钻石是最坚硬的材料,它里面的瑕疵对物理学家来说却是吸引力的所在。香港大学的工程学者开发一种具有纳米级精度的打印方法,以量子水准打印出金刚石纳米颗粒中的NV色心,将可应用于制造量子信息处理器、量子计算机和生物传感器等量子器件,能提供实用且具有经济效益的新技术,他们的这项发明已申请美国专利。
NV色心是一种在金刚石(即钻石原石)晶体结构中常见的点缺陷,它拥有光学可调的自旋自由度,在固态量子处理器中能发挥量子比特和量子传感器等核心功能,是一种重要的量子材料。然而,把具有NV色心的纳米金刚石颗粒定位在各种基板和电路上,需要极其复杂的“拾取和放置”纳米操作方法,但现行的几种方案,效果均不甚理想。
香港大学工程学院电机电子工程系学者褚智勤与机械工程系学者Ji Tae Kim的研究团队,合作开发一种有纳米级精度的打印方法,能以量子水准打印出金刚石纳米颗粒中的NV色心。新方法对含有纳米金刚石的亚公升液滴进行电控的分发,能直接将NV色心放置在通用的基底上。
褚智勤指,新技术体现出亚波长的定位精度、单缺陷级的数量控制水准,以及自由图案化的能力,满足相关的技术要求,将为制造量子信息处理器、量子计算机和生物传感器等量子器件,开拓出了一条实用且具经济效益的出路。他们的研究成果已在最近的学术期刊《Advanced Science》上发表,并获选为当期精选故事。