Международная команда учёных
Международная команда учёных с трёх континентов под руководством доктора Петра Чиглера из Института органической химии и биохимии в Праге разработала метод создания светоизлучающих квантовых центров в наноалмазах всего за несколько минут. За одну неделю процесс может дать столько материала, сколько традиционные методы производят более чем за сорок лет.
Более того, полученные наноалмазы демонстрируют улучшенные оптические и квантовые свойства. Этот прорыв приближает нас к промышленному производству более качественных и доступных квантовых наноалмазов, которые находят широкое применение в исследованиях и технологиях. Статья [опубликована](https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202520907) в журнале Advanced Functional Materials.
Новая процедура PTQ
Исследовательская группа представила новую процедуру под названием Pressure and Temperature Qubits (PTQ), которая занимает всего четыре минуты. Алмазный порошок помещают в пресс, который создаёт чрезвычайно [высокое давление](https://phys.org/tags/high+pressure/), воспроизводя условия, существующие глубоко в мантии Земли. В этих условиях внутри наноалмазов формируются квантовые центры.
Чтобы предотвратить слипание частиц, добавляется обычная поваренная соль. Она плавится при нагревании, создавая защитную среду. После процесса соль удаляется водой, оставляя чистый люминесцентный материал.
«Мы ускорили создание квантовых центров в наноалмазах более чем в тысячу раз по сравнению со стандартной процедурой. До сих пор алмазный порошок приходилось облучать пучком заряженных частиц в течение двух недель, а затем отжигать при высокой температуре. В результате получалось менее грамма пригодного материала. Теперь мы можем производить его килограммами», — говорит доктор Михал Гулка, постдокторант в группе Петра Чиглера и первый автор исследования.
Применение наноалмазов
Наноалмазы — это частицы размером меньше вируса, которые используются в передовой диагностике для измерения магнитных полей, заряда или температуры. Они функционируют как высокочувствительные датчики благодаря центру азот-вакансия (NV) — атому азота, расположенному рядом с отсутствующим атомом углерода в алмазной решётке. Центр NV является флуоресцентным, то есть при освещении он излучает свет. Интенсивность и время этого света зависят от изменений в окружающей среде, позволяя наноалмазам обнаруживать даже отдельные молекулы или измерять температуру внутри клеток.
Ключевым участником проекта является американская компания MegaDiamond, которая планирует запустить промышленное производство этих наносенсоров.
«Благодаря новому методу лаборатории и компании по всему миру могут получать большие количества высококачественных наноалмазов с NV-центрами, что открывает двери для новых технологий — от прецизионных датчиков для медицинской диагностики до локальных молекулярных детекторов, основанных на принципах магнитного резонанса», — добавляет доктор Чиглер.
Предоставлено [Институтом органической химии и биохимии CAS](https://www.uochb.cz/)