Новости отрасли

Оптически детектируемый магнитно-резонансный стенд-спектрометр для исследования свойств синтезированных алмазных пластин создали в Северном Арктическом федеральном университете (САФУ) в Архангельске. Как рассказал ТАСС научный руководитель научно-образовательного центра "Российская Арктика" САФУ Марат Есеев, прибор предназначен для определения концентрации в пластинах так называемых энви-центров (NV-центры, азото-вакансионные, или азото-замещенные центры).
При выращивании алмаза добавляется азот, и атом азота выбивает атом углерода, нарушая строение кристаллической решетки. Образовавшаяся вакансия связывается с атомом азота, так получается энви-центр.
"Мы эту установку создавали в течение почти двух лет совместно со специалистами Физтеха А. Ф. Иоффе РАН, это уникальная разработка. Оптически детектируемый магнитно-резонансный стенд-спектрометр создан, чтобы изучать с высокой степенью точности концентрации азотно-вакансионных центров в пластинах алмаза, которые являются квантовым сенсором внешних магнитных полей", - сказал Есеев.
Энви-центры в пластинке алмаза делают его очень чувствительным к малейшим изменениям электромагнитного поля, такие элементы с заданными свойствами нужны для создания сверхточных датчиков-магнитометров, и устройств для навигации по магнитному полю. Алмазные пластины с энви-центрами могут использоваться также для квантовых вычислений.
Спектрометр помогает "подсчитать" энви-центры в разных участках пластины при помощи специальной оптики и лазера с длиной волны 532 нанометра. Луч проходит через сложную систему детекторов и на компьютере получается очень точная картина оптически детектированного магнитного резонанса. Фиксируется затухание люминесценции от алмазной пластины, оно длится считанные микросекунды, и по характеристикам этого спада определяется концентрация энви-центров.
"Хорошие" алмазные пластины
От их числа и расположения зависит, можно ли использовать данный алмаз в качестве сенсора, хороший ли от нее будет сигнал. Точность определения содержания энви-центров - это миллионные доли (ppm - от лат. pro pro mille или "частей на миллион") по отношению ко всему остальному.
"Мы можем посмотреть, хорошая пластина или нет. Или в каком месте она хорошая, а в каком нет. Хорошая — это значит, что нам нужна определенная концентрация, - пояснил ученый. - Есть две области, в которых хорошо работают квантовые свойства. Во-первых, это большая концентрация энви-центров в пластине, но равномерно и правильно распределенная. Это порядка сотен ppm. В этом случае получается очень хороший сигнал фотолюминесценции, по которому определяются магнитные свойства".
Но при слишком большой концентрации энви-центров, они начинают, условно говоря, мешать друг другу. "И другой подход состоит в том, чтобы сделать ее небольшой, 5-6 ppm. В этом случае сигнал будет слабее, но зато он получается более чистым. Главное - это баланс шумов, которые мы получаем при измерении полезного сигнала. Для этого как раз эти приборы предназначены", - добавил собеседник агентства.
В САФУ создана лаборатория по синтезу алмазов. Их выращивают из газообразного углерода с помощью CVD-метода (chemical vapor deposition - химическое осаждение из газовой фазы). На этапах роста дополнительно внедряется азот, чтобы получать алмазные пластины с заданными свойствами.
Источник: ТАСС