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悬浮钻石空缺抓住他们的旋转

28 Mar 2017 哈米什约翰斯顿
浮动钻石的例证
在旋转:浮动钻石的插图。 (礼貌:Shutterstock / Whitehoune)

法国的物理学家悬浮了微小的钻石,发现这样做没有对其旋转性质的影响。在进行电子自旋共振(ESR)和氮空位(NV)中心的荧光测量后,研究人员得出了这一结论,每当金刚石中的两个相邻的碳原子被氮原子和空的格子位点取代时,就会发生这种结论。该技术可用于创建新的光学机械技术,例如极其敏感的旋转传感器。

物理学家有兴趣悬浮含有NV中心的微小钻石的原因是通过检测其吸收和发光的变化来测量磁场中这些物体的微小运动。一种类型的NV,称为NV,对于研究人员来说,对传感器和其他装置来说特别有趣,因为它可以轻松地使用光线来确定其旋转状态。不幸的是,使用激光的传统悬浮技术使得难以测量NV中心的光学性质。

电带

然而,现在, 加布里埃尔赫特梯 在巴黎的Laboratoire Pierre Aigrain的同事制定了一种使用离子疏水阀来浮出微小钻石的方法,而无需激光。它们使用了Paul-Straubel陷阱,其在射频处具有振荡,以捕获带电粒子。通过将铜线浸入微晶金刚石粉末并将其放置在陷阱中,将陷阱浸入陷阱,在电带,微米尺寸的金刚石颗粒跳出电线并被捕获。

为了表明,钻石中的NV旋转不受陷阱的影响,研究人员首先将微波信号施加到捕获的粒子上,该颗粒分开与不同旋转状态相关的能量水平。然后,它们施加了静态磁场,并确认发生了发生旋转状态的进一步分裂。在这两种情况下,旋转状态似乎没有被困受到影响。

悬浮金刚石的光学荧光光谱也类似于玻璃表面上的金刚石的光谱,导致研究人员得出结论,NV中心的光学性质不受悬浮的影响。

没有旋转

然而,该团队确实发现,在用于制造荧光测量的激光的存在下,小于约2μm的金刚石颗粒旋转。它们计算,由颗粒上的激光束的辐射压力引起。然而,对于大于2μm和相对低的激​​光功率的钻石,钻石在几分钟内没有旋转,以进行ESR测量。他们说,实现这种角度稳定性是朝向创造旋转控制悬浮颗粒的重要步骤。

写作 新物理学杂志,Hétet及其同事表示,它们的悬浮钻石可用于许多应用,包括磁力学,量子几何相的研究和多轴旋转传感器。

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