Ученые из Университета Бата запатентовали методику стабилизации плотности паров щелочных металлов с использованием наночастиц золота, обеспечивающую доступ к электронам для таких приложений, как квантовые вычисления, охлаждение атомов и прецизионные измерения.
Эти новости позволяют ученым получить доступ к отдельным электронам благодаря наличию единственного электрона во внешней «оболочке» щелочных металлов.
Это имеет большой потенциал для целого ряда применений, включая логические операции, хранение и измерение в квантовых вычислениях, а также в сверхточных измерениях времени с атомными часами или в медицинской диагностике, включая кардиограммы и энцефалограммы.
Однако серьезным техническим препятствием является надежное управление давлением пара в замкнутом пространстве, например в трубе из оптического волокна. Пар должен быть предотвращен от прилипания к сторонам, чтобы сохранить его квантовые свойства, но существующие способы сделать это, включая непосредственный нагрев паровых контейнеров, медленны, дороги и нецелесообразны в масштабе.
Ученые из Университета Бата, работающие с коллегой из Болгарской Академии Наук, разработали оригинальный метод контроля паров, покрывая внутреннюю часть контейнеров наноскопическими частицами золота, которые в 300 000 раз меньше булавочной головки.
При освещении зеленым лазерным светом наночастицы быстро поглощают и преобразуют свет в тепло, нагревая пар и заставляя его рассеиваться в контейнере более чем в 1000 раз быстрее, чем другими методами. Процесс является высоко воспроизводимым, и, кроме того, было обнаружено, что новое покрытие из наночастиц сохраняет квантовые состояния атомов щелочных металлов, которые отскакивают от него.
Исследование опубликовано в Nature Communications .
Руководил исследованиями профессор Венцислав Валев из физического факультета Батского университета. Он сказал: «Мы очень рады этому открытию, потому что оно имеет множество применений в текущих и будущих технологиях! Это было бы полезно в атомном охлаждении, в атомных часах, в магнитометрии и в спектроскопии сверхвысокого разрешения».
«Наше покрытие обеспечивает быстрый и воспроизводимый внешний контроль плотности пара и соответствующей оптической глубины, что имеет решающее значение для квантовой оптики в этих ограниченных геометриях».
Доц. Проф. Димитар Славов из Института электроники Болгарской академии наук добавил: «В этом доказательстве принципа было продемонстрировано, что освещение нашего покрытия значительно превосходит традиционные методы и совместимо со стандартными полимерными покрытиями, используемыми для сохранения квантовых состояний отдельных атомов. и связные ансамбли «.
Д-р Кристина Русимова, научный сотрудник физического факультета, добавила: «Возможны дальнейшие улучшения нашего покрытия путем настройки размера частиц, состава материала и полимерной среды. Покрытие может найти применение в различных контейнерах, включая оптические ячейки, магнитооптические ловушки, микроэлементы, капилляры и полые сердцевины оптических волокон. «
Источник истории:
Материалы предоставлены Университетом Бата . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.
Ссылка на журнал :
- Кристина Р. Русимова, Димитар Славов, Фабьен Прадо-Каджано, Джоэл Т. Коллинз, Сергей Н. Гордеев, Дэвид Р. Карбери, Уильям Дж. Уодсворт, Питер Дж. Мосли, Венцислав К. Валев. Атомные диспенсеры для термоплазмонного контроля давления щелочных паров в квантово-оптических приложениях . Nature Communications , 2019; 10 (1) DOI: 10.1038 / s41467-019-10158-4