Учёным впервые удалось поднять в воздух отдельные наноалмазы в вакууме с помощью лазера. Новые открытия могут привести к созданию чрезвычайно чувствительных приборов, которые можно будет использовать для измерения малых сил и крутящих моментов.
Хотя другим исследователям удалось зафиксировать в вакууме другие типы наночастиц, они не были оптически активными. Наноалмазы, напротив, могут содержать азотно-вакансионные (NV) центры, которые излучают свет и имеют квант спина, равный единице. Фактически это первый шаг к созданию «гибридной квантовой системы».
Наноалмазы, находящиеся под атмосферным давлением, постоянно подвергаются воздействию молекул воздуха вокруг них. Если поместить алмазы в вакуум, то воздействие всех этих молекул воздуха исчезнет. Это позволяет учёным осуществлять механический контроль над наноалмазами, превращая их в «малые гармонические осцилляторы».
«Мы можем измерить положение алмазов в трёхмерном пространстве и создать сигнал обратной связи на основе положения и скорости наноалмаза, — сказал Леви Нойкирх, ведущий автор нового исследования, в пресс-релизе. — Это позволяет нам активно подавлять его движение.»
Поскольку наноалмазы работают по принципу наноосцилляторов, любая сила будет слегка их смещать. Это значит, что они способны измерять очень малые силы. Кроме того, наноалмазы потенциально могут позволить исследователям изучать так называемое макроскопическое состояние кота Шрёдингера, поскольку теоретически исследователи могут создать механическую суперпозицию всего алмаза.
Исследователи планируют продолжить работу над созданием левитирующих оптически активных наноалмазов, которые не разрушаются при низком давлении.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.