Une technique pour stabiliser la densité de vapeur de métal alcalin à l'aide de nanoparticules d'or, afin que les électrons soient accessibles pour des applications telles que l'informatique quantique, refroidissement atomique et mesures de précision, a été breveté par des scientifiques de l'Université de Bath.

Vapeurs de métaux alcalins, dont le lithium, sodium, potassium, rubidium et césium, permettre aux scientifiques d'accéder à des électrons individuels, en raison de la présence d'un seul électron dans la « coque » externe des métaux alcalins.

Cela a un grand potentiel pour une gamme d'applications, y compris les opérations logiques, stockage et détection en informatique quantique, ainsi que dans des mesures de temps ultra-précises avec des horloges atomiques, ou dans les diagnostics médicaux, y compris les cardiogrammes et les encéphalogrammes.

Cependant, un obstacle technique sérieux a été de contrôler de manière fiable la pression de la vapeur dans un espace clos, par exemple le tube d'une fibre optique. La vapeur doit être empêchée de coller aux parois afin de conserver ses propriétés quantiques, mais les méthodes existantes pour le faire, y compris le chauffage direct des conteneurs de vapeur sont lents, cher, et peu pratique à grande échelle.

Des scientifiques de l'Université de Bath, travailler avec un collègue de l'Académie bulgare des sciences, ont mis au point une méthode ingénieuse de contrôle de la vapeur en enduisant l'intérieur de conteneurs de particules d'or nanoscopiques 300, 000 fois plus petit qu'une tête d'épingle.

Lorsqu'elles sont éclairées par une lumière laser verte, les nanoparticules absorbent et convertissent rapidement la lumière en chaleur, réchauffer la vapeur et la faire se disperser dans le récipient plus de 1, 000 fois plus rapide qu'avec d'autres méthodes. Le processus est hautement reproductible et, en outre, il a été découvert que le nouveau revêtement de nanoparticules préservait les états quantiques des atomes de métaux alcalins qui rebondissaient sur celui-ci.

L'étude est publiée dans Communication Nature .

Professeur Ventsislav Valev, du Département de physique de l'Université de Bath a dirigé la recherche. Il a déclaré :« Nous sommes très excités par cette découverte car elle a tellement d'applications dans les technologies actuelles et futures ! Elle serait utile dans le refroidissement atomique, dans les horloges atomiques, en magnétométrie et en spectroscopie ultra-haute résolution."

"Notre revêtement permet un contrôle externe rapide et reproductible de la densité de vapeur et de la profondeur optique associée, crucial pour l'optique quantique dans ces géométries confinées."

Assoc. le professeur Dimitar Slavov, de l'Institut d'électronique de l'Académie bulgare des sciences, ajouté « Dans cette preuve de principe, il a été démontré que l'éclairage de notre revêtement surpasse considérablement les méthodes conventionnelles et est compatible avec les revêtements polymères standard utilisés pour préserver les états quantiques d'atomes uniques et d'ensembles cohérents."

Dr Kristina Rusimova, un boursier du département de physique, a ajouté : « Des améliorations supplémentaires de notre revêtement sont possibles en ajustant la taille des particules, composition du matériau et environnement polymère. Le revêtement peut trouver des applications dans divers contenants, y compris les cellules optiques, pièges magnéto-optiques, micro-cellules, capillaires et fibres optiques creuses."