Yon nouvo etid teyorik ki te dirije pa chèchè nan University of Chicago ak Argonne National Laboratory te idantifye mekanis mikwoskopik kote sifas dyaman yo afekte koerans pwopòsyon sant nitwojèn-vakans (NV)-defo nan dyaman ki soutni kèk nan detèktè pwopòsyon ki pi sansib jodi a. Etid la te parèt nanMateryèl Revizyon Fizikepi yo te chwazi kòm papye sijesyon editè yo.
Giulia Galli, pwofesè nan University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering (UChicago PME) ak syantifik ansyen nan Argonne National Laboratory te di: "Yon defi ki long-ki te konpwann poukisa sant NV ki pa fon yo pèdi koerans tèlman vit. "Lè w konbine modèl sifas premye -principes yo ak simulation dinamik pwopòsyon, nou te konprann ke koupab decoherence se pa sèlman ki vire ap viv sou sifas dyaman an, men ki jan yo deplase: bri sifas se dinamik."
Konklizyon etid la bay direktiv ki klè, ki baze sou fizik-pou jeni sifas dyaman ki ede prezève koerans pwopòsyon, yon kondisyon kle pou deteksyon pwopòsyon ak teknoloji enfòmasyon pwopòsyon k ap parèt.
Sant NV yo se defo atomik-echèl nan dyaman ki gen eta vire pwopòsyon yo ka inisyalize, kontwole, epi li optik nan tanperati chanm. Lè yo mete tou pre yon sifas dyaman, sant NV yo ka detekte siyal mayetik ak elektrik ki fèb nan molekil, materyèl, ak sistèm byolojik. Men, pwoksimite sa a tou ekspoze yo nan sifas-bri ki gen rapò, tankou defo paramayetik fluctuation ak chaj oswa bri jaden elektrik-, ki rapidman degrade koerans pwopòsyon yo ak limite pèfòmans Capteur.
"Nan literati a, orijin bri sifas yo te rele souvan 'X vire' oswa 'vire nwa,' paske nati egzak mikwoskopik bri a pa te konprann, epi li ka soti nan sit optik inaktif," te di UChicago PME Ph.D. kandida Jonah Nagura, otè prensipal etid la. "Rechèch nou an ede idantifye egzakteman sa ki fè bwi nan sifas la epi li etabli yon chemen pou elimine bri a pou yon moun ka kreye detèktè pwopòsyon ki pi avanse ak pisan."
Nan travay sa a, chèchè yo konbine teyori fonksyonèl dansite-modèl atomistik sifas dyaman yo ak simulation avanse dekoerans pwopòsyon pou idantifye ak izole mekanis bri sifas dominan yo.
"Pandan pwosesis fabwikasyon sifas dyaman pou aplikasyon pou deteksyon, domaj sifas endezirab yo ka kreye, ki gen ladan sa nou rele lyezon pandye," Nagura te di. "Kèk nan domaj sa yo ka òganize elektwon ki pa pè, vire paramayetik ki fluktue sou tan ak jenere bri mayetik ki perturbe sant NV la. Bri sa a ka diminye koerans NV a epi li ka fènwa siyal sib fèb ke yon moun vle mezire."
Etid la montre ke fason sifas la fini chimikman, gen yon enpak pwofon sou koerans NV. Kalkil Nagura yo te montre ke sifas oksijèn- ak nitwojèn-termine yo prezève koerans tou pre-en kantite menm pou sant NV sèlman kèk nanomèt anba sifas la. Kontrèman, sifas idwojèn- ak fliyò-termine yo entwodui bri mayetik ki gen rapò ak sifas-pi pi fò, ki diminye tan koerans anpil.
"Sepandan, pandan ke chimi revokasyon ak oryantasyon fasèt enpòtan, nou te jwenn ke se sifas-detant elektwonik ak so ki domine koerans nan NV fon," Nagura te di.
"Elèktron vire yo prezan nan sifas la kominike avèk menm pulsasyon lazè yo ki itilize pou manipile ak li sant NV la. Limyè lazè a ka kondi chanjman nan eta chaj sifas la, sa ki lakòz elektwon ki pa pè yo sote ant diferan sit atomik. Mouvman sa a pwodui plis tan -varye chan mayetik ki an vire jenere bri siplemantè."
Lè yo idantifye chanèl bri mikwoskopik dominan yo, etid la bay yon plan pou amelyore aparèy pwopòsyon ki baze sou NV-, ak enplikasyon dirèk pou deteksyon pwopòsyon ak pwosesis enfòmasyon.
"Yon fwa nou konte pou mouvman elèktron nan sifas la, teyori ak eksperyans finalman liy moute," Nagura te di.
