Viallisia nanotimantteja tulostaen

Erilaisten materiaalien muotoon printtaus on saanut yhä uusia ulottuvuuksia. Nyt Hong Kongin yliopiston tutkijat ovat tulostaneet nanotimantteja ja niihin kaivattuja pistevirheitä juuri oikean paikkaan.

Nanotimanttien pistevirheet eli typpivakanssikeskukset (NV) ovat nousseet yhdeksi lupaavimmista kvanttimateriaaleista. Keskeinen vaatimus käytännön sovellusten toteuttamiselle on nykyään yksittäisten NV-keskusten saaminen integroituihin piireihin.

Useita menetelmiä, kuten hienostunut "poimi ja aseta" nanomanipulaatiomenetelmä, on kehitetty sijoittamaan nanotimantteja NV-keskuksilla erilaisille substraateille ja piireille. Tämä menetelmä kärsii kuitenkin edelleen karkeasta paikannustarkkuudesta, alhaisesta suorituskyvystä ja prosessin monimutkaisuudesta.

Tiimi, jota johtivat tohtorit Ji Tae Kim ja Zhiqin Chu Hongkongin yliopistosta on kehittänyt nanotarkan tulostusmenetelmän typpivakanssien (NV) keskuksille timanttiin kvanttitasolla.

Tämä uusi lähestymistapa on käytännöllinen ja kustannustehokas ja se avaa tietä kvantti-informaation käsittelylaitteiden, kvanttilaskenta- ja biotunnistuslaitteiden valmistukseen.

Tutkimussaavutus, jonka otsikko on "On-Demand, Direct Printing of Nanodiamonds at the Quantum Level" on julkaistu Advanced Scinece lehdessä ja keksinnölle on haettu Yhdysvaltain patenttia.

NV-keskus on pistevika timanttihilassa ja yleisin vika nanotimanteissa. Se on noussut kvanttijärjestelmien voimanpesäksi johtuen niiden vankoista kvanttitiloista jopa huoneenlämmössä.

Tarkemmin sanottuna tämä atomimainen puolijohderakenne, jossa on optisesti osoitettavissa olevat spinin vapausasteet, tarjoaa keskeiset toiminnot, jotka toimivat kvanttibittinä ja/tai kvanttisensorina solid-state-kvanttiprosessoreissa.

"Timantti on kovin materiaali, joten sitä on vaikea valmistaa" Tutkijat ovat kehittäneet innovatiivisen tavan ratkaista tämä ongelma. He ovat hyödyntäneet nanotimanttipitoisten nestepisaroiden sähköisiä pisroita, joiden tilavuus on alle attolitran (< 10–18 litraa) sijottamaan NV-keskuksia suoraan yleisille alustoille

"Parhaan tietomme mukaan kehitetty tekniikka osoittaa ensimmäistä kertaa alle aallonpituisen paikannustarkkuuden, yksittäisen vikatason määrähallinnan ja vapaamuotoisen kuviointikyvyn, mikä täyttää aiheen tekniset vaatimukset ja merkitsee merkittävää läpimurtoa kvanttilaitteiden valmistuksessa", toteaa Chu Zhiqin.

Aiheesta aiemmin:

Nesteet ja kiinteät aineet samalla tulostuksella

Kohti kvanttitietokoneita askel kerrallaan