Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. а) СЭМ-фотография торца фотонно-оптического волокна, на которое нанесен наноалмаз с NV-вакансией. b) АСМ-фотография торца фотонно-оптического волокна. Наноалмаз помещен в центре сердечника.
Рисунок 2. а) Схема возбуждения и детектирования сигнала. b) Фотография эмиссионного излучения NV-вакансии, полученная с помощью фотоаппарата с ПЗС-матрицей. c) Спектр флуоресценции NV-вакансии. d) Совмещенная СЭМ-фотография и фотография, полученна с помощью кофокального микроскопа. e,f) Фотографии, полученные с помощью кофокального микроскопа, в геометрии эксперимента I и II соответственно.
Рисунок 3. а) Поляризационные свойства NV-дефекта, детектированные на противоположном конце фотонно-оптического волокна. На b) и c) изображена эффективность связи между фотоном, испускаемым NV-вакансией, и оптическими модами волокна; оси диполя перпендикулярны и параллельны оптическим осям волокна соответственно. d) эффективность связи между фотоном, испускаемым NV-вакансией вдоль черной линии на рисунках c) и d). Крестами обозначена зависимость в случае ориентации диполя вдоль направления x, кругами вдоль направления y, а наклоненными крестами вдоль направления, перпендикулярного плоскости x-y.

Наногиперболоид инженера Гарина

Ключевые слова:  NV-вакансия, квантовая криптография, наноалмаз, фотонно-кристаллическое волокно

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

10 декабря 2010

Вклад современной науки в развитие информационных технологий трудно переоценить. Сегодня практически все жилые дома в крупных городах связаны оптоволоконными сетями, а вышки многих домов увенчаны вышками сотовой связи. Учитывая перспективность развития этой области, ученые с большим энтузиазмом работают по нескольким перспективным направлениям в области передачи информации. В частности, не останавливается работа по созданию однофотонных источников излучения, которые могут служить для передачи информации. В частности, в роли однофотонного источника вполне может выступать вакансия в наноалмазе, в соседнем узле с которой один из атомов углерода замещен на атом азота (NV - вакансия).

Для этой цели коллектив немецких ученых, используя метод "pick and place", при помощи АСМ (атомно - силовой микроскопии) нанесли наноалмаз с одной NV-вакансией на торец волокна (рис.1), диаметром 90 мкм, длиной 10 см и диаметром сердечника 1.5 мкм. Для возбуждения NV-вакансии она была облучена лазером на длине волны 532 нм и мощностью излучения 40 мкВт. Возбуждение и детектирование выполнялось тремя различными способами (рис. 2). Особенно важно, что авторам статьи удалось зафиксировать сигнал на другом конце волокна, что говорит о непосредственном взаимодействии фотонов, излучаемых NV-вакансией, с оптическими модами фотонно-кристаллического волокна. Варьируя относительное расположение наноалмаза относительно поверхности волокна, исследователям удалось добиться максимальной интенсивности излучения (рис.3).

В доказательство однофотонного характера излучения авторы статьи измерили автокорреляционные функции (АКФ) с нулевым смещением по времени, детектируя сигнал, отраженный от торца, на котором нанесен наноалмаз (g(2)(0) = 0.45 при мощности излучения 40 мкВт), и прошедший сквозь волокно (g(2)(0) = 0.36 при 49 мкВт).

Для усиления однофотонного характера излучения авторы статьи нанесли брэгговский отражатель на торец волокна, отражающего лазерное излучение и предотвращая, тем самым, флуоресценцию волокна. Тем не менее, высокая интенсивность импульсного лазерного излучения (а именно импульсное излучение представляет практический интерес) приводит к фоновой флуоресценции, с временами жизни менее 3.5 нс, что значительно меньше времени жизни возбужденного состояния в NV-дефекте (25 нс). Поэтому ученые смоделировали своеобразный временной фильтр, пропускающий излучение спустя 3.5 нс после возбуждения, в результате чего АКФ стала равной 0.21 (против 0.50 с учетом фоновой флуоресценции).

В целом, авторам статьи удалось получить перспективный источник однофотонного излучения, который, обладая микрометровым размером, демонстрирует эффективную числовую апертуру, равную 0.82, и наглядно продемонстрировать возможность передачи однофотонного сигнала через оптическое волокно.


Источник: Nano Letters



Комментарии
Кажется, это уже было...
Шуваев Сергей Викторович, 10 декабря 2010 00:53 
Не знаю, на Нанометре я вроде чего-то подобного не встречал!
Владимир Владимирович, 10 декабря 2010 00:57 
Шуваев Сергей Викторович, 10 декабря 2010 00:59 
Ну название не я придумывал!
Владимир Владимирович, 10 декабря 2010 01:03 
Активное дежавю
Владимир Владимирович, 10 декабря 2010 01:05 
Микроскоп коНфокальный (Рис. 2)
Поправьте если ошибаюсь.
Кинетика затухания флуоресценции описывается уравнением нулевого порядка. Которое в принципе описывает большую выборку (статистику) и неприменимо к единичным объектам. В таком случае как можно передавать информацию однофотонным источником?

Проще говоря, хотим мы передать бит, подаём импульс на эту вакансию, а потом гадаем, излучила она сигнал или ещё нет.
Шуваев Сергей Викторович, 10 декабря 2010 13:22 
Ну насколько я понимаю, проблемой таких устройств как раз и является квазимонофотонность!
Шуваев Сергей Викторович, 10 декабря 2010 16:20 
Да и квантовый выход флуоресценции не равен 100 %, так что вместо устройств для передачи информации, получится своего рода испорченный телефон!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

нанопазлы
нанопазлы

В Стокгольме прошла церемония вручения Нобелевских премий
10 декабря в Стокгольмской филармонии прошла церемония вручения Нобелевских премий

Cолнечную батарею из белка и квантовых точек создали в России
Ученые НИЯУ МИФИ создали "солнечную батарею" на основе гибридного материала, состоящего из квантовых точек и светочувствительных белков. Авторы разработки считают, что она имеет большой потенциал для солнечной энергетики и оптической обработки информации. Результаты исследования опубликованы в "Biosensors and Bioelectronics".

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.