Os centros de vacância de nitrogênio em diamantes, junto com outros defeitos fluorescentes conhecidos como centros de cor, têm sido objeto de intensa pesquisa devido às suas propriedades quânticas notáveis, incluindo a emissão de fótons individuais em temperatura ambiente e longos tempos de coerência. Essas nanoestruturas têm uma ampla gama de aplicações, desde qubits para computação quântica e armazenamento óptico de dados até componentes eletrônicos que mimetizam funções cerebrais e sensores de alta precisão.
Para materializar essas aplicações, é essencial integrar nanodiamantes, fabricados industrialmente, em estruturas específicas, como chips de computador. Recentemente, uma equipe brasileira avançou nessa etapa crucial do processo, desenvolvendo uma técnica para incorporar nanodiamantes com centros de cor em microestruturas projetadas na computação quântica.
O professor Cleber Mendonça, do Instituto de Física da USP em São Carlos (SP), explicou: “Demonstramos um método para incorporar nanodiamantes fluorescentes em microestruturas projetadas usando polimerização por absorção de dois fótons (2PP). Estudamos a concentração ideal de nanodiamantes no fotorresiste [material sensível à luz usado no processo de fabricação] para obter estruturas com pelo menos um centro de vacância de nitrogênio fluorescente e boa qualidade estrutural e óptica.”
Polimerização
A polimerização por absorção de dois fótons (2PP) é uma técnica estabelecida para fabricar microestruturas tridimensionais. Simplificadamente, envolve a focalização de um feixe laser de alta intensidade em uma resina polimérica não solidificada. À medida que a luz percorre a resina, ela cura o polímero, resultando na formação da microestrutura polimérica desejada.
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Para depositar os centros de cor, os nanodiamantes são dispersos em água deionizada para formar uma solução, que é então adicionada à mistura de monômeros que compõe o fotorresiste. Em seguida, a amostra é exposta a pulsos de laser potente de titânio-safira, direcionados com precisão por um aparato óptico computadorizado, seguindo coordenadas específicas para promover a microfabricação.
“Medidas de fluorescência e espectroscopia Raman foram empregadas para confirmar a presença e a localização dos nanodiamantes. Além disso, medidas de absorbância foram utilizadas para avaliar perdas por espalhamento em concentrações mais altas. Nossos resultados indicam a viabilidade de fabricar microestruturas com a incorporação de nanodiamantes fluorescentes para aplicações em fotônica e tecnologia quântica,” concluiu Mendonça.
Fonte: Inovação Tecnológica
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