Первый в мире твердотельный мазер непрерывного действия при комнатной температуре, изготовленный с использованием алмаза

Прорыв означает, что мазеры - микроволновая версия лазеров - теперь могли бы использоваться более широко в различных областях применения.

Мазеры (усиление микроволнового излучения за счет вынужденного излучения), более ранний брат и сестра, работающие на частоте лазера, были изобретены в 1954 году. Однако, в отличие от широко распространенных лазеров, мазеры используются гораздо реже, потому что для функционирования их необходимо охлаждать. до температур, близких к абсолютному нулю (-273 ° С).

Тем не менее, новый изучение из Имперского колледжа в Лондоне и UCL ,опубликовано в Природа впервые сообщает о мазере, который может непрерывно действовать при комнатной температуре.

В 2012 году имперские ученые продемонстрировал что мазер может работать при комнатной температуре, используя пентацен органической молекулы. Однако он производил только короткие вспышки мазерного излучения, которые длились менее одной тысячной секунды. В любом случае, если бы мазер работал непрерывно, кристалл, вероятно, расплавился бы.

Теперь доктор Бриз и его коллеги использовали синтетический алмаз, выращенный в атмосфере, богатой азотом, для создания нового мазера, который работает непрерывно.

Ведущий научный сотрудник Доктор Джонатан Бриз от Империала Отдел материалов Сказал: «Этот прорыв открывает путь широкому распространению мазеров и открывает двери для широкого спектра приложений, которые мы стремимся исследовать. Мы надеемся, что теперь мазер будет иметь такой же успех, как и лазер ».

Атомы углерода были «выбиты» из алмаза с помощью высокоэнергетического электронного пучка, создавая пространства, известные как «вакансии». Затем алмаз был нагрет, что позволило парам атомов азота и углерода спариться, образуя тип дефекта, известный как дефектный центр азота (NV).

Когда мазер помещался в сапфировое кольцо для концентрации микроволновой энергии и освещался зеленым лазерным светом, мазер работал при комнатной температуре и, что важно, непрерывно.

Соавтор Профессор Нил Алфорд Также из отдела материалов Imperial сказал: «У этой технологии есть путь, но я вижу, что она используется там, где важно чувствительное обнаружение микроволн».

Команда, которая сделала открытие, говорит, что мазеры могут быть использованы в различных приложениях, таких как медицинская визуализация и сканирование службы безопасности аэропорта , Они более традиционно использовались в космическом общении и радиоастрономии.

Помимо медицинской визуализации и сканирования в аэропортах, мазеры могут сыграть ключевую роль в улучшении датчиков для дистанционного обнаружения бомб, новой технологии для квантовых компьютеров и даже могут улучшить космические методы связи, чтобы потенциально найти жизнь на других планетах.

Эта работа была профинансирована Великобританией Научно-технический совет по инженерным и физическим наукам и поддерживается Институт Генри Ройса ,

Синтетический алмаз был создан и предоставлен Шестой элемент ,

« Непрерывно-волновой алмазный мазер комнатной температуры Джонатаном Д. Бризом и соавт. Опубликовано 21 марта 2018 года в журнале Nature .

Фото предоставлены Томасом Ангусом / Джонатаном Бризом, Лондонский Имперский Колледж.

Смотрите пресс-релиз этой статьи

Похожие