ืืืฉืื ืงืืื ืื
ืืืงืจ ืคืืจืฅ ืืจื ืืืืืขื ืืืืฆืื ืืื ืืืืืืืช ืงืืื ืืื ืืืืกืกืช ืืืืืืื ืกืื ืชืืืื
שני הברכות מחקר חדשות יאיצו את הפיתוח של טכנולוגיית קוונטום מבוססת יהלומים סינתטיים, אשר עתידה לשפר את היקף הייצור ולהוריד באופן משמעותי את עלויות הייצור.
חומרה של מחשבים וטלפונים ניידים מסתמכת לעיתים קרובות על צורן, אך ליהלום יש תכונות מסוימות שהופכות אותו לשימושי כבסיס לטכנולוגיות קוונטום כגון מחשבים קוונטיים, תקשורת בטוחה וחיישנים.
ישנם שני מחסומים עיקריים לגישה זו. ראשית, קשה ליצור שכבת יהלום גבישי בודד, אשר עוביה פחות ממיליונית המטר, ושנית, העלויות גבוהות.
מאמרים מחקריים חדשים
שני מאמרים מחקריים חדשים ממרכז המצוינות ARC לאופטיקה מטא-טרנספורמטיבית באוניברסיטת טכנולוגיה של סידני (UTS) פורסמו לאחרונה ועוסקים בנושאים אלו. צוות המחקר בראשות פרופ’ איגור אהרונוביץ’, והמאמרים פורסמו ב Nanoscale ו Advanced Quantum Technologies.
“כדי שיהלום יוכל לשמש ביישומים קוונטומיים, אנו צריכים להנדס ‘לוקים אופטיים’ מדויקים בהתקנים המבוססים על יהלום – תאים ומוליכי גל – כדי לשלוט, לתמרן ולקרוא מידע בצורת קיוביטים – הגרסה הקוונטית של ביטים קלאסיים,” אמר פרופ’ אהרונוביץ’.
“זה דומה לחציבת חורים או יצירת ערוצים בדף יהלום דק מאוד, כדי לוודא שהאור נע ומוחזר בכיוון הרצוי,” הוא המשיך.
הצוות הצליח ליצור תאים פוטוניים גבישיים חד-ממדיים על ידי פיתוח שיטת מסיכה קשה חדשה, אשר מסתמכת על שכבה דקה של טונגסטן כדי לארגן את הננו-מבנה של היהלום.
מועמד לדוקטורט ב-UTS, בלייק ריגן, הוא המחבר הראשי של המאמר ב-Nanoscale.
“השימוש בטונגסטן כמסיכה קשה מתמודד עם מספר חסרונות של ייצור יהלום. הוא משמש כשכבה מוליכת אחידה כדי לשפר את היעילות של ליתוגרפיה בקנה מידה ננומטרי,” אמר ריגן.
לפי ריגן, הצוות מציג את הראיות הראשונות לצמיחת מבנה יהלום גבישי בודד מחומר פוליקריסטלי בגישה מלמטה.
“זה מאפשר גם העברה של התקנים יהלומיים אל תת-מוצר מבוחר בתנאים סביבתיים. ואת התהליך ניתן לאוטומט עוד, כדי ליצור רכיבים מודולריים לקשריות פוטונית קוונטית מבוססת יהלום,” הוא הוסיף.
יתרונות של גישה חדשה
שכבת הטונגסטן ברוחב 30 ננומטר היא דקה פי 10,000 משערה של אדם. על אף זאת, היא איפשרה כרסום יהלום של מעל 300 ננומטר, מה שהוא בולטות שיא לעיבוד יהלום.
אחד היתרונות הגדולים של גישה זו הוא שהסרת מסיכת הטונגסטן אינה דורשת את השימוש בחומצה הידרופלואורית, שהיא חומצה מסוכנת ביותר הנמצאת בשימוש. בשל כך, בטיחות ונגישות של תהליך ייצור הננו-יהלום משתפרים באופן משמעותי.
כדי לשפר את העלות והיקף הייצור, הצוות הצליח לגדל מבנים פוטוניים של יהלום גבישי בודד עם לוקים קוונטומיים מובנים מסובסטרט פוליקריסטלי.
מועמד לדוקטורט ב-UTS, מילאד נונאהאל, הוא המחבר הראשי של המחקר שפורסם בAdvanced Quantum Technologies.
“לפי הידע שלנו, אנו מציגים את הראיות הראשונות לצמיחת מבנה יהלום גבישי בודד מחומר פוליקריסטלי בגישה מלמטה – כמו גידול פרחים מזרע,” הוא הוסיף.
ד”ר מהראן קיאניניה מ-UTS הוא מחבר בכיר במחקר השני.
“שיטתנו מבטלת את הצורך בחומרים יקרים של יהלום ובשימוש בהשתלת יונים, שהיא מפתח לאיצון מסחורי של חומרת קוונטום מבוססת יהלום” אמר קיאניניה.
