Точечный дефект алмаза позволяет использовать его в качестве квантового бита для вычислений или хранения данных. Японские ученые воспользовались этим, приняли вызов и сумели изобрести интересное решение.
Если в одной точке кристаллической решетки алмаза один из атомов углерода замещается (связывается) атомом азота, такое нарушение структуры называется NV-центром. Такой точечный дефект обладает квантовыми свойствами, которыми можно легко управлять с помощью света, магнитных полей или других воздействий даже при комнатной температуре. В частности, центр NV можно использовать для записи и хранения данных.
Алмазные структуры с NV-центрами не должны содержать слишком много азота. Поэтому для практического использования алмазных сред необходимо либо производить очень большие диски с допустимыми примесями азота, либо формировать чистейшие алмазы со строго контролируемым количеством примесей, что технически значительно сложнее.
До сих пор сверхчистые бриллианты едва превышали 4 квадратных метра, что очень мало. Но японским исследователям из Университета Сага и компании Adamant Namiki Precision Jewellery удалось разработать технологию изготовления пластин из сверхчистых алмазов диаметром 2 дюйма (5 см). Теоретически каждый такой диск может хранить до 25 экзабайт (ЭБ) данных, что эквивалентно записи миллиарда 25-гигабайтных (ГБ) дисков Blu-Ray на одном алмазном носителе.
Секрет успеха заключается в особой структуре подложки, на которой формируется алмазный диск. Обычно это плоская поверхность. В процессе роста и на его ранних стадиях сверхчистый алмаз на такой поверхности часто ломается под собственным весом. Чтобы предотвратить растрескивание, исследователи использовали ступенчатую поверхность подложки, которая более равномерно распределяет вес растущего алмаза.
Новая подложка позволяет формировать более чистый алмаз — диаметром 5 см и чистотой от 3×10 до минус 9. Но ученые пока не довольствуются достигнутым и теперь планируют «вырастить» алмаз. алмаз вдвое больше в диаметре.
