Cientistas do Instituto de Física de São Carlos da USP, apoiados pela FAPESP, desenvolveram uma técnica para utilizar nanodiamantes com propriedades quânticas, inserindo as pequenas pedras em estruturas minúsculas utilizando um tipo de laser.
O método pode permitir a aplicação dos nanodiamantes na computação quântica e também no rastreamento e identificação de células em estudos biológicos, o que abre caminho para avanços na área.
Por que usar nanodiamantes?
As pedras com centro de vacância de nitrogênio (NV, da sigla em inglês) são caracterizadas por terem um “defeito” em suas estruturas cristalinas. No lugar de um átomo de nitrogênio, encontra-se um de carbono, e um espaço fica vazio na rede que conecta a estrutura, o que lhes confere a capacidade fluorescente.
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Os ‘defeitos’ em suas estruturas, diferente do que se possa pensar, as tornam mais interessantes para pesquisadores. Conhecidos também como centros de cor, eles possuem propriedades quânticas, como a emissão de partículas de luz, chamadas fótons, bem estabelecidas, mesmo em condições de temperatura ambiente.
Na prática, isso quer dizer que os fótons permanecem organizados e em sincronia por um longo período de tempo, o que é importante para fazer certas tecnologias funcionarem corretamente.
Pequenas estruturas em forma de cilindro feitas de um material chamado fotorresiste, misturado com diferentes quantidades de nanodiamantes – Imagem: cedida pelos pesquisadores à Agência FAPESP
Construção de microestruturas
A equipe de pesquisa encontrou um modo de aplicar esses nanodiamantes, inserindo-os em microestruturas. Elas são construídas usando um método chamado polimerização por absorção de dois fótons (2PP). É como uma escrita a laser em uma substância que ainda não está completamente sólida.
Os nanodiamantes foram misturados com água desmineralizada e um material sensível à luz, o fotorresiste. Depois de alguns processos para preparar a amostra, um laser poderoso foi usado para criar as estruturas minúsculas. A equipe de pesquisa ajustou a quantidade de nanodiamantes e confirmou sua presença e localização na estrutura usando técnicas de medição.
Essas novas microestruturas com nanodiamantes são importantes para a fotônica e a tecnologia quântica, que são áreas da ciência que estudam a luz e partículas subatômicas. No futuro, podem trazer avanços para ambas as áreas.
O estudo foi publicado no periódico Nanomaterials.
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