ТАСС, 7 августа. Австрийские физики разработали методику, позволяющую накапливать энергию внутри структурных дефектов алмазов и испускать ее в виде частиц света, что позволяет использовать драгоценные камни в качестве квантового аналога батареек и других источников энергии. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба Венского технического университета.
"Данная разработка физиков может использоваться для самых разных целей. В частности, ее можно применять для усиления очень слабых электромагнитных импульсов и создания специализированных датчиков. Кроме того, ее можно использовать для создания особой квантовой батарейки, которую можно использовать для запасания энергии в квантовых энергетических уровнях атомов и контролируемого ее высвобождения", - говорится в сообщении.
"Дефектные" алмазы представляют собой искусственные драгоценные камни, внутри которых присутствуют различного рода включения. Их роль играют атомы других элементов, в том числе азота и кремния, а также пустоты, отсутствующие атомы углерода в кристаллической решетке. Эти дефекты придают алмазам необычные квантовые свойства. Подобные кристаллы, как надеются материаловеды, в скором времени станут основой для многих квантовых приборов и сенсоров.
Группа австрийских физиков под руководством Ганса-Йорга Шмидмайера, профессора Венского технологического университета, открыла первые свидетельства того, что "дефектные" алмазы также можно использовать в качестве основы для своеобразных квантовых аналогов батареек, способных хранить и прогнозируемым образом выделять энергию в виде пучков частиц света с одинаковыми свойствами.
Алмазные квантовые батарейки
Ученые исследовали характер взаимодействия микроволн и "дефектных" алмазов с включениями атомов азота. В ходе этих опытов физики обнаружили, что все дефекты внутри алмазов спонтанным образом накапливают энергию и переходят в особое полустабильное энергетическое состояние, если облучать их микроволнами в присутствии особо устроенного магнитного поля.
В этом состоянии алмазы способны находиться на протяжении примерно 20 мс, что, по словам Шмидмайера, сопоставимо с тем, если бы аккумулятор мобильного телефона заряжался за час и при этом хранил энергию десятки лет. В дополнение к этому алмаз можно заставить мгновенно выделить поглощенную энергию полностью управляемым образом, если облучить один из дефектов очень слабым импульсом микроволн.
"Эта вспышка излучения заставляет один атом поменять свой спин, в результате чего аналогичные изменения происходят и в соседних атомах. В результате этого возникает лавинный эффект, и вся запасенная энергия выделяется в виде вспышки микроволнового излучения, которая оказывается примерно в 100 млрд раз мощнее исходного импульса", - пояснил профессор Венского технологического университета Штефан Роттер, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают физики, на базе данных драгоценных камней можно создать новые классы усилителей и преобразователей электрических сигналов и различные квантовые сенсоры.