Ученые САФУ создали уникальный прибор для изучения свойств алмазных пластин

В Северном Арктическом федеральном университете разработали оптически детектируемый магнитно-резонансный стенд-спектрометр, позволяющий с высокой точностью исследовать свойства синтезированных алмазных пластин. Как сообщили в пресс-службе вуза со ссылкой на ТАСС, установка создана для определения концентрации в пластинах азото-вакансионных (NV-) центров, которые играют ключевую роль в современных квантовых технологиях.

Над созданием прибора ученые САФУ работали около двух лет совместно со специалистами Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН. Разработка позволяет с высокой степенью точности изучать распределение NV-центров в алмазных пластинах, выступающих в роли квантовых сенсоров внешних магнитных полей.

Научный руководитель НОЦ «Российская Арктика» САФУ Марат Есеев пояснил, что энви-центры образуются при добавлении азота в структуру алмаза в процессе его выращивания. Эти дефекты кристаллической решетки делают материал сверхчувствительным к малейшим изменениям электромагнитного поля.

«Мы эту установку создавали в течение почти двух лет, это уникальная разработка. Оптически детектируемый магнитно-резонансный стенд-спектрометр создан, чтобы изучать с высокой степенью точности концентрации азотно-вакансионных центров в пластинах алмаза, которые являются квантовым сенсором внешних магнитных полей», — цитирует ТАСС слова ученого.

Принцип работы спектрометра основан на использовании лазера с длиной волны 532 нанометра и сложной системы оптических детекторов. Прибор фиксирует затухание люминесценции от алмазной пластины, которое длится всего несколько микросекунд. По характеристикам этого спада и определяется концентрация NV-центров с точностью до миллионных долей.

Как пояснил Марат Есеев, от количества и расположения энви-центров зависит, можно ли использовать конкретный алмаз в качестве сенсора. Существует два подхода: создание высокой концентрации центров (сотни ppm) для получения мощного сигнала фотолюминесценции или, напротив, небольшой концентрации (5-6 ppm) для достижения более чистого сигнала.

Напомним, в САФУ уже действует лаборатория по синтезу алмазов, где кристаллы выращивают из газообразного углерода методом химического осаждения из газовой фазы (CVD). На этапах роста в структуру внедряется азот, что позволяет получать алмазные пластины с заданными свойствами. Такие материалы востребованы при создании сверхточных датчиков-магнитометров, систем навигации по магнитному полю, а также могут использоваться в области квантовых вычислений.