В ведущем мировом научном журнале PHYSICAL REVIEW APPLIED сотрудником института Валерием А. Давыдовым с соавторами представлена статья Lachlan J. Rogers, Ou Wang, Yan Liu, Lukas Antoniuk, Christian Osterkamp, Valery A. Davydov, Viatcheslav N. Agafonov, Andrea B. Filipovski, Fedor Jelezko, and Alexander Kubanek «Single Si-V− Centers in Low-Strain Nanodiamonds with Bulklike Spectral Properties and Nanomanipulation Capabilities».
В работе представляются метод синтеза и результаты исследования свойств люминесцентных наноалмазов, содержащих отрицательно заряженные кремний-вакансия (SiV-) примесно-вакансионные оптические центры. Показано, что предложенный метод синтеза позволяет получать наноалмазы с одиночными SiV- центрами, демонстрирующими тонкую структуру спектра фотолюминесценции с низкими степенями негомогенного уширения спектральных линий, стабильными оптическими переходами, хорошим поляризационным контрастом и прекрасной спектральной стабильностью в условиях резонансного возбуждения. Полученные экспериментальные данные позволили предложить схему определения коэффициентов внутренних напряжений люминесцентных наноалмазов на основе анализа величин спин-орбитального расщепления основного и возбужденного электронных состояний примесно-вакансионного центра. В результате показано, что полученные в работе наноалмазы в массе характеризуются низкими значениями внутренних напряжений, сопоставимыми со значениями напряжений лучших образцов низконапряженных объемных алмазов. Высокая стабильность спектральных характеристик наноалмазов достигнута в работе благодаря обработке их поверхности водородной плазмой. Данные работы в целом представляют собой еще одним шаг на пути создания метода синтеза твердотельных источников неотличимых одиночных фотонов.
Кроме того, в работе продемонстрирована возможность контролируемых пространственных перемещений наночастиц алмаза с помощью кантилевера атомного силового микроскопа (с точностью ~10 нм) и их вращением, позволяющими обеспечить заданную ориентацию излучающего диполя и разделение кластерных образований наноалмазов. Эффективное оптическое сопряжение или спаривание наноалмазов с элементами квантовых систем, достигаемое за счет соответствующих наноманипуляций с алмазами, открывает широкие перспективы интегрирования наноалмазов с одиночными SiV- оптическими центрами в различные комплексные квантовые системы.
10.1103/PhysRevApplied.11.024073