在世界上第一個連續室溫固態微波激射器中使用鑽石

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】微波激射器（受激輻射的微波放大），是激光的較老的微波頻率兄弟，是在1954年發明的。然而與激光不同的是，微波激射器被廣泛使用，因為它的作用是使它們必須冷卻到接近絕對零度(-273)的溫度。然而來自倫敦帝國理工學院和倫敦大學學院的這項新研究發表在《自然》雜誌上，首次報道了一種可以在室溫下連續作用的微波激射器。來自帝國理工學院的首席研究員Jonathan Breeze博士說：這一突破為廣泛採用微波激射器鋪平了道路，並為我們渴望探索的廣泛應用打開了大門，希望maser現在能像激光一樣享受成功。

一個含氮空位(NV)缺陷中心的鑽石被一個532納米的綠色激光器照亮，紅燈是因為NV中心發出熒光。圖片版權：Jonathan Breeze, Imperial College London

2012年科學家們證明了一種微波激射器可以在室溫下使用有機分子戊烯。然而它只產生了持續不到千分之一秒的微波激射。在任何情況下，如果脈澤持續運作，水晶很可能會融化。現在Breeze博士和他的同事們使用了一種在富含氮的大氣中生長的人造鑽石來創造一個持續運轉的新型脈澤。用高能電子束將碳原子從鑽石中「剔除」，創造出所謂的「空位」。這顆鑽石隨後被加熱，使得氮原子和碳的空位配對，形成了一種被稱為「氮空位(NV)缺陷中心」的缺陷，這顆鑽石是由Element Six提供的。

鑽石鑲嵌在一枚藍寶石戒指中，並被532納米的綠色激光照亮，紅光是來自NV中心的熒光。圖片版權：Thomas Angus, Imperial College London

研究人員在一枚藍寶石戒指內集中了微波能量，並通過綠色激光照射，研究人員發現，微波激射器在常溫下工作，而且重要的是連續工作。研究報告的合著者、來自帝國理工學院的尼爾·阿爾福德教授說:「這項技術有一定的發展空間，但我可以看到，它被用來探測微波輻射的敏感部位。這個發現的團隊說，masers可以用於醫療成像和機場安全掃描等一系列應用。它們更傳統地用於深空通信和射電天文學。除了醫學成像和機場安全掃描，masers還可以在提高感測器遠程探測炸彈、新技術用於量子計算機方面發揮關鍵作用，甚至還可以改進空間通信方法，從而在其他星球上找到生命。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Nature

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：倫敦帝國學院

編譯：光量子

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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