两个多学科团队和许多相同的研究人员正在开发一种方法，使科学家能够更好地看到纳米尺度，并利用量子领域的可能性。
这两个项目分别在5月的同一周在研究期刊上发表了论文，其中包括来自内布拉斯加大学林肯分校几个学术部门的教师和研究生研究人员——机械和材料工程、电气和计算机工程、化学、物理和天文学。
每个团队都得到了新兴量子材料和技术(Emergent Quantum Materials and Technologies)的支持，该项目由内布拉斯加州赞助，由来自多个机构的20名教师组成，旨在“指导发现并加速发现新的新兴量子材料和现象”。
机械与材料工程助理教授、两个团队的研究员Abdelghani Laraoui说:“多学科方法适用于这些项目，因为它使我们所有人都能专注于对项目成功至关重要的一个方面。”“这些项目正在推进量子研究的可能性。”
5月9日出版的《ACS纳米》杂志刊登了一篇论文，其中作者详细介绍了他们的新技术，使用基于氮空位的磁强计来研究单个铁-三唑自旋交叉纳米棒和纳米颗粒团簇的磁性。
先前对这些磁性分子的研究主要是在散装形式(溶液或粉末)上进行的，由于它们的杂散磁信号较弱，因此很难研究它们的单个磁性行为。
研究人员在掺有超灵敏量子传感器的金刚石衬底上浇铸了三唑铁纳米颗粒。当一束绿光穿过衬底时，在纳米棒和纳米颗粒存在的情况下，NVs会以不同的速率发出红光。荧光的这种变化照亮了该区域，并允许超高分辨率相机，作为外加磁场、微波频率和温度的函数，在单个纳米颗粒水平上追踪铁三唑的自旋。
Laraoui说，研究小组的研究表明，这项技术将成像能力提高到20纳米以下——大约比人类头发小5000倍——灵敏度可能低至10纳米。
Laraoui说，通过使用“热开关”和“永磁体”，研究小组能够控制单个纳米棒的自旋状态，并调节它们的磁性水平和它们产生的杂散磁场。这些杂散场非常弱，使得使用传统技术(如磁力显微镜)测量变得更加困难。
Laraoui说:“任何分子都有成分，包括铁等过渡金属，它们是磁性的，这些成分的自旋行为因温度而异。”“在较低的温度下，自旋没有磁信号，因为它们相互抵消。
“你不仅可以通过温度和磁场来控制这一点，还可以通过施加电压来改变磁性分子的自旋。”
Laraoui说，NV技术将允许在纳米尺度上研究未开发的磁和物理现象，并可能在量子传感、分子自旋电子学和医学领域取得突破，如病毒学和脑科学研究。
第二个团队的研究人员使用了一种新兴的超薄宿主材料，将单光子发射器的亮度提高了200%。他们的论文发表在5月3日的《先进光学材料》杂志上。
六方氮化硼(hBN)，类似于石墨烯，因为它很薄，实际上被认为是二维的，已经成为集成量子光子网络的一个非常理想的元素。然而，hbn承载的量子光(也称为单光子发射器)的低量子效率是一个挑战。
Laraoui的团队将研究重点放在混合纳米光子结构的单光子特性上，这种结构由spe和银纳米立方体组成，它们可以产生电子的集体激发，也就是所谓的等离子体。
内布拉斯加州的研究人员表明，当hBN薄片与等离子银纳米立方体直接接触时，在室温下强而快速的单光子发射使SPE的荧光寿命和强度提高了两倍。
Laraoui说:“这些在室温下获得的强大而快速的spe对于量子光通信和计算中的各种新兴应用非常有用。”“如果你想量化量子光子学网络或改善量子通信，现在你可以控制这些特性。”
“结果证明，hBN或其他二维范德华材料中的室温固态量子发射器可以成为集成量子光子学的理想平台。”
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