六方氮化硼：量子领域新宠，挑战金刚石的王者地位

2023-10-10 04:15:57

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金刚石一直在量子传感领域中扮演着重要角色，这要归功于其相干氮空穴中心，可调自旋，磁场灵敏度以及在室温下的工作能力，然而，金刚石也有一个弱点，就是它的尺寸相对较大，这在研究量子传感器和数据处理时会带来一些限制，同时，金刚石存在体积上的极限，小到一定程度会失去作用，六方氮化硼被认为是解决这一问题的候选材料。

在过去，人们忽视了六方氮化硼作为量子传感器和量子信息处理平台的潜力，最近，一些新的缺陷被发现，它们逐渐成为金刚石中氮空位中心的有力竞争者，改变了这一现状，其中，硼空位中心六方氮化硼晶格中的一个缺失原子被认为是最有前途的候选缺陷之一。

最近发表在纳米快报上的一篇论文中介绍了一种新的方法，由ARC变革性元光学系统卓越中心TMOS的研究人员开发，用于稳定硼空位中心的-1电荷状态，并利用光激发和电子束同时作用来研究六方氮化硼种的缺陷电荷状态，这项研究表明，六方氮化硼有潜力取代金刚石成为量子传感和量子信息处理的良好材料，研究人员能够稳定支持这些应用所需的原子缺陷，并将六方氮化硼集成到金刚石无法实现的设备中，量子传感领域正在迅速发展，量子传感器相较于传统传感器具有跟高的灵敏度和空间分辨率，在工业4.0和微型化设备方面测量微电子设备的温度电场和磁场等因素至关重要，而量子传感在这些领域有着关键作用。此外，量子传感在医疗技术领域也有广泛应用，可以用于探测磁性纳米粒子，分子等。未来可能成为癌细胞诊断工具或医学治疗监测工具。为了研究六方氮化硼中的硼空位缺陷，TMOS团队创建了一种新的实验装置，将共聚焦光致发光显微镜与扫描电子显微镜SEM相结合，这使他们能够在测量缺陷的同时，通过电子束和电子微电路同时操纵，硼空位缺陷的电荷状态，总的来说这项研究为六方氮化硼在量子传感和量子信息处理领域的应用提供了新的可能，为解决现有材料在小尺寸和稳定性方面的限制提供了新的途径。

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