Лаборатории

Приглашенный ученый Хеммер Филип Роберт США

Номер договора

14.W03.31.0028

Период реализации проекта

2018-2022

Сайт лаборатории

По данным на 30.01.2020

Количество специалистов

научных публикаций

Долгосрочная цель проекта заключается в разработке новых наноразмерных датчиков, элементов квантовых компьютеров и литографических технологий на основе квантовых оптических свойств центров окраски в алмазе. Для достижения этой цели сотрудниками лаборатории исследуется целый ряд центров окраски в алмазе, который вызвал в последние годы большой интерес из-за возможного его применения для наноразмерного зондирования магнитных и электрических полей, температуры, реализации квантовых вычислений при комнатной температуре, а также стабильных флуоресцентных био-маркеров. Результаты исследований ученых могут привести к созданию новых функциональных материалов, имеющих широкий спектр приложений, начиная от высокотемпературных сверхпроводников и заканчивая новыми материалами типа графена, которые можно использовать в солнечных батареях.

Название проекта: Квантовые оптические датчики на алмазах

Приоритет СНТР: а

Направление исследований: Функциональные материалы на основе оптических центров в алмазе и оксидах для квантовых технологий и диагностики биологических объектов

Цель проекта: Создание и исследование материалов, перспективных для разработки новых наноразмерных датчиков, элементов квантовых компьютеров и литографических технологий на основе квантовых оптических свойств центров окраски в алмазе

Научные результаты:

Исследованы центры окраски, перспективные для флуоресцентной ермометрии биологических объектов.
Изучена температурная зависимость спектров фотолюминесценции нескольких центров окраски в алмазе: SiV-центра, GeV-центра и SnV- центра, которые могут возбуждаться в окне биологической прозрачности.
Установлено, что положение и ширина бесфононной линии фотолюминесценции SnV-центра изменяются линейно в широком диапазоне температур, что позволяет использовать эти параметры в качестве независимой проверки измерения температуры.
В условиях выращивания монокристаллов CVD-алмаза высокой чистоты с низким уровнем примесного азота в реакторе, работающем на частоте 2.45 ГГц, предложена и апробирована методика легирования алмаза кремнием.
Определены оптимальные параметры работы реактора для получения CVD-алмаза с низким содержанием дефектов и различным содержанием SiV-центров, при этом скорость роста алмаза составила 10 мкм/ч.
Получены слои CVD-алмаза, содержащие в зависимости от условий синтеза различные концентрации SiV-центров. Для лучших образцов ширина алмазного пика в спектре КР составляла 1.56–1.70 см^-1, что соответствует алмазу с высоким кристаллическим совершенством, а ширина бесфононной линии SiV-центров равнялась 5 нм.
Реализован эффект когерентного пленения населенности в ансамблях NV-центров в алмазе в условиях антипересечения уровней основного состояния при наложении сильного внешнего магнитного поля.
Предложен и апробирован метод контроля угла между осями кристалла алмаза с NV-центрами и внешним магнитным полем на основе кросс-релаксационных резонансов.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Лаборатория квантовой оптики в алмазах стала основой Центра квантовых оптических и спиновых технологий Казанского научного центра РАН.

Сотрудничество:

Техасский университет A&M (США): совместные исследования и публикации.

Город науки и техники короля Абдулазиза (Саудовская Аравия): совместные исследования, эксперименты и публикации.

МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия): совместные исследования и научные мероприятия.

Скрыть Показать полностью

Alkahtani M.H, Cojocaru I., Liu X., Herzig T., Meijer J., Küpper J., Lühmann T., Akimov A.V., Hemmer P.R.

Tin-vacancy in Diamonds for Luminescent Thermometry. Applied Physics Letters 112(24): 241902 (2018).

Lopatin O.N., Nikolaev A.G., Valeev V.F., Nuzhdin V.I., Khaibullin R.I.

Crystal-Chemical Features of Diamonds Implanted with Helium Ions. Crystallography Reports 63(3): 327–330 (2018).

Alkahtani M.H., Alghannam F., Jiang L., Rampersaud A.A., Brick R., Gomes C.L., Scully M.O., Hemmer P.R.

Fluorescent Nanodiamonds for Luminescent Thermometry in the Biological Transparency Window. Optics letters 43(14): 3317–3320 (2018).

Alkahtani M.H, Alghannam F., Jiang L., Almethen A., Rampersaud A.A., Brick R., Gomes C.L., Scully M.O., Hemmer P.R.

Fluorescent Nanodiamonds: Past, Present, and Future. Nanophotonics 7(8): 1423–1453 (2018).

Lapaev D.V., Nikiforov V.G., Lobkov V.S., Knyazev A.A., Galyametdinov Y.G.

A Photostable Vitrified Film Based on a Terbium (iii) β-diketonate Complex as a Sensing Element for Reusable Luminescent Thermometers. Journal of Materials Chemistry C 6(35): 9475–9481 (2018).

Среда , 04.12.2019

4 фото

Смотреть все

Лаборатория, принимающая организация	Область наук	Город	Приглашенный ученый	Период реализации проекта
Международный научно-исследовательский центр "Пьезо- и магнитоэлектрические материалы" Национальный исследовательский Томский политехнический университет	Технологии материалов	Томск	Холкин Андрей Леонидович Португалия, Россия	2021-2023
Лаборатория перспективных сталей для сельскохозяйственной техники Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева	Технологии материалов	Москва	Кайбышев Рустам Оскарович Россия	2021-2023
Лаборатория биомиметических полимеров Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук	Технологии материалов	Санкт-Петербург	Шейко Сергей Станиславович США, Россия	2018-2022

Квантовая оптика в алмазах