电子自旋控制︰ 悬浮纳米金刚石是研究宝石

研究人员演示了如何控制”电子自旋”纳米金刚石的虽然它悬浮用激光在真空中，能找到应用量子信息处理、 传感器和量子力学的基本物理研究中的进展。

电子可以被认为是有两个不同的自旋态，”向上”或”下”。研究者们能够检测和控制电子自旋共振或从一种状态到另其变化。

“我们展示了如何在纳米金刚石悬浮在真空中，在不同的气体，不断翻转电子自旋”说有猪仔李，物理学和天文学助理教授和电气和普渡大学计算机工程。

结果详载于周二 (7 月 19 日) 在自然通讯 》 杂志上发表的研究论文。采用电子自旋共振结果表明不同在氦气和氧气气体，意味着这项技术可用于在一种新型传感器的检测和测量气体。氧气气体传感器广泛用于监测氧浓度在汽车尾气和麻醉监测和呼吸器等医疗文书。基于纳米金刚石的传感器相对于常规传感器代表潜在的改进。

“虽然较详尽的研究需要充分理解这一现象，我们的观察表明潜在申请氧气气体传感，”李说。

本文被作者是博士后研究助理泰国晃;博士研究生中南安和 Jaehoon 爆炸;和李。

悬浮纳米也找用途在量子信息处理、 实验技术来探测基本物理量子力学与磁场和引力场，可应用于计算机内存和实验，以寻找牛顿定律万有引力的偏差的测量。

悬浮在真空中的纳米使精确控制和严格的漂浮微粒测量。纳米在约 100 纳米的直径，或大致大小的一种病毒，而且包含”氮空缺中心”潜在的实际应用的关键。氮-空位中心是由于代以一个碳原子为一个氮原子和创建邻近的无效晶格中形成的金刚石晶格原子尺度缺陷。研究人员可以利用此功能来控制电子自旋。

一种类型的激光被用于”陷阱”和悬浮在一个真空室，纳米颗粒和另一种用来监测电子自旋。毫米级微型天线提供微波炉控制和翻转电子自旋，和光谱仪检测中自旋的这些变化。真空被需要减少空气分子的干扰。

量子计算机将利用现象描述量子理论叫做”叠加”和”纠缠”。基于量子物理学的计算机可能会大幅增加处理、 存储和传输信息的能力。普渡大学研究的长期目标之一是要使用这项技术来测试思想的实验，在其中一只猫可能是死了，活着在同一时间的著名的薛定谔的猫。

“我们想要把单一的纳米金刚石在两个不同的地点放在同一时间，”李说。