Австралийская организация научных и промышленных исследований Содружества совместно с Национальным институтом квантовой науки и технологий Японии разрабатывают квантовые сенсорные наноалмазы

Репортаж от Wedoany，Австралийская организация научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) совместно с Мельбурнским университетом (University of Melbourne) и Национальным институтом квантовой науки и технологий Японии (QST) работает над преобразованием недорогих промышленных алмазных частиц в прецизионные наноалмазы, пригодные для квантовых сенсорных технологий.

Цель проекта — создание масштабируемого и более экономичного способа производства квантовых алмазных материалов. Эти материалы могут производиться в Австралии, что снизит зависимость от международных цепочек поставок и поддержит более широкую программу развития квантовых технологий в стране.

Алмазы, прошедшие специальную инженерную обработку, могут служить высокочувствительными квантовыми датчиками для обнаружения слабых магнитных сигналов, генерируемых близлежащими молекулами. Эта способность может применяться в химическом анализе, экологическом мониторинге, медицинской диагностике, оборонных системах и будущих квантовых вычислительных технологиях.

Сенсорная функция зависит от атомных дефектов в кристаллической решетке алмаза — центров азот-вакансия (NV). Эти дефекты позволяют алмазу реагировать на изменения магнитных и электрических полей, температуры и других условий окружающей среды, работая как наноразмерный датчик.

Исследователи сосредоточены на разработке методов создания стабильных и эффективных NV-центров вблизи поверхности наноалмазов. Это расположение имеет решающее значение для достижения оптимальных сенсорных характеристик. Процесс включает создание вакансий в кристаллической решетке алмаза и их связывание с атомами азота для формирования сенсорных центров.

Ожидается, что эта технология будет способствовать более чистому и безопасному химическому производству за счет улучшения обнаружения и идентификации химических веществ в сложных смесях. Потенциальные будущие применения также включают обнаружение биомаркеров заболеваний и следовых количеств загрязнителей окружающей среды.

Многие существующие квантовые системы на основе алмазов используют дефицитные и дорогие монокристаллические алмазные материалы. Разрабатывая масштабируемый путь получения наноалмазов с готовыми к сенсорике NV-центрами, исследователи стремятся снизить производственные затраты и расширить сферу применения квантовых сенсорных технологий.

Сотрудничество с QST предоставляет исследовательской группе доступ к специализированным квантовым пучкам и облучательным установкам, которые в настоящее время недоступны в Австралии. Это партнерство направлено на развитие местного опыта и, в конечном итоге, на создание внутренних мощностей по производству квантовых алмазных материалов, что уменьшит зависимость от крупных зарубежных объектов.

Проект финансируется Глобальным фондом научно-технологической дипломатии (Global Science and Technology Diplomacy Fund) правительства Австралии и является частью более широкого австралийско-японского научного сотрудничества.

На следующем этапе проекта исследователи сосредоточатся на повышении однородности и производительности наноалмазов, включая оптимизацию расположения NV-центров и улучшение обработки поверхности для повышения стабильности сенсоров. Эти материалы также будут дополнительно протестированы и проверены в реальных сенсорных приложениях.

Долгосрочная цель — создание сквозных австралийских производственных мощностей для квантовых алмазных материалов, что позволит поддержать участие местной промышленности в формирующейся глобальной цепочке поставок квантовых технологий.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com