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Ciip quantistici di diamante con boro

Onde nascoste nel diamante: la scoperta che rivoluziona il calcolo quantistico. Un team di ricercatori internazionali ha scoperto che i diamanti trattati con boron possono supportare onde elettroniche speciali chiamate plasmoni di intervalenza, aprendo la strada a innovazioni in campi come il calcolo quantistico, i sensori medici e le comunicazioni avanzate. Grazie a un processo noto come doping, in cui piccole quantità di boro vengono integrate nel cristallo, il diamante acquisisce proprietà elettriche e ottiche uniche. Questa tecnica, già utilizzata per migliorare la conducibilità elettrica del materiale, ha ora rivelato un comportamento elettronico inaspettato che consente al diamante di interagire con luce ed elettricità in modi mai osservati prima. Giuseppe Strangi, fisico della Case Western Reserve University e coordinatore della ricerca pubblicata su Nature Communications, spiega: “Questa scoperta cambia il nostro approccio alla manipolazione della luce e dell’elettricità nei materiali, portandoci più vicini al pieno potenziale delle tecnologie quantistiche.” Come funziona il doping nel diamante? Il diamante è un materiale straordinariamente resistente, con una struttura atomica perfettamente ordinata. L’aggiunta di boro crea piccole “lacune elettroniche” nel reticolo cristallino, che permettono il passaggio della corrente senza compromettere la trasparenza del materiale. Questo fenomeno è ciò che conferisce il tipico colore blu ai diamanti come il famoso Hope Diamond. Attraverso sofisticati strumenti di microscopia e spettroscopia, i ricercatori hanno osservato come il doping influisca sulle proprietà elettroniche e ottiche del diamante. Queste onde plasmoniche si formano solo in presenza di boro, rendendo il fenomeno altamente controllabile e personalizzabile. Le applicazioni di questa scoperta sono molteplici. Il diamante dopato potrebbe essere utilizzato per: - Chip bio-sensori ad alta sensibilità, capaci di rilevare biomolecole a concentrazioni minime. - Dispositivi per l’imaging medico più precisi e meno invasivi. - Calcolo quantistico, grazie alla capacità di manipolare e trasmettere informazioni quantistiche con maggiore efficienza. - Celle solari migliorate, ottimizzando la conversione della luce in energia elettrica. Mohan Sankaran, esperto di ingegneria nucleare e plasma all’Università dell’Illinois, sottolinea: “Capire come il doping altera le proprietà dei semiconduttori come il diamante rivoluziona il nostro modo di progettare materiali per applicazioni avanzate.” Nonostante i risultati entusiasmanti, la ricerca ha affrontato sfide tecniche, come il controllo preciso della concentrazione di boro su scala nanometrica. Inoltre, la complessità delle misurazioni richiede ulteriori miglioramenti per rendere questa tecnologia applicabile su larga scala. Fonte: Nature Communications Read the full article

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Massa di Dirac indotta da guadagno e perdita ottica Origini della massa di Dirac Il concetto di massa di Dirac è stato approfondito da diversi studiosi nel corso degli anni. Wilczek nel 2012 ha trattato l’argomento delle origini della massa, mentre Anderson nel 1963 ha discusso di plasmoni e massa. Higgs nel 1964 ha esaminato le simmetrie rotte e le masse dei bosoni di gauge. I contributi di Wilczek, Anderson e Higgs Wilczek ha analizzato le radici della massa, mentre Anderson ha esaminato plasmoni e invarianza di gauge in relazione alla massa. Higgs ha approfondito le simmetrie rotte e le masse dei bosoni di gauge, contribuendo alla comprensione della

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Scientists Develop a Tunable Bio-Imaging Device Using Terahertz Plasmonics

Figure 1. Pictures of the spiral plasmonic structure (a) A photo of the spiral bull’s eye (SBE) structure, (b) a microscopic lense picture of the double-corrugated gadgets, and (c) a scanning electron microscopic lense picture of the eight-tip Siemens-star aperture at the center of the SBE structure.

Scientists at Tokyo Tech have actually established a user friendly, tunable biosensor customized for the terahertz (THz) variety. Pictures of mouse organs gotten using their brand-new device validate that the sensing unit can comparing various tissues. The accomplishment broadens possibilities for terahertz applications in biological analysis and future diagnostics.

Plasmonics is a term that explains both the research study and applications of phenomena connected to the interaction in between light and metal surface area electrons. Plasmonic-based products are of interest in the advancement of innovations varying from high-performance electronic devices to ultra-sensitive biosensors.

Scientists are checking out the possibilities of integrating the benefits of plasmonics with emerging terahertz innovations as a method of establishing brand-new and boosted techniques for non-invasive detection and analysis. Up until now, nevertheless, the capability to find small, biological samples has actually shown tough, generally since THz light waves have longer wavelengths than noticeable, infrared and ultraviolet light.

Now, Yukio Kawano and associates at Tokyo Tech’s Lab for Future Interdisciplinary Research Study of Science and Technology operating in cooperation with scientists at Tokyo Medical and Dental University have actually discovered a method to conquer this barrier by creating a frequency-tunable plasmonic-based THz device.

Among the crucial functions of the brand-new device is its spiral bull’s eye (SBE) style (see Figure 1). Due to its efficiently differed grooves, “the groove period continuously changes with the diameter direction, resulting in continuously frequency-tunable characteristics,” Kawano states in their research study released in Scientific Reports.

Another benefit of the brand-new style is that it integrates a so-called Siemens-star aperture, which makes it possible for a easy to use method of choosing the preferred frequency by just altering the rotation of the spiral plasmonic structure.

“The device also increases the electric field intensity at the subwavelength aperture, thus significantly amplifying the transmission,” Kawano states.

In initial experiments to examine how well the brand-new device might imagine biological tissues, the scientists gotten THz transmission spectra for different mouse organs, as displayed in Figure 2.

Figure 2. Terahertz transmission spectra of bio-samples using the SBE

THz medical checkup of areas of mice organ tissues for skin, heart, kidney, lung, spleen, brain, and thigh. Transmission spectra were determined by turning the SBE. The spectra exposed various transmission peaks quality of the organ tissues.

To penetrate even more, they likewise carried out THz mapping of mouse tails. By comparing images gotten with and without the SBE style, the research study revealed that the previous caused a considerably enhanced capability to compare various tissues such as hair, skin and bone (see Figure 3). The findings recommend that the enhanced efficiency is because of the device’s tunability.

Figure 3. Visualization of the interior of mouse tails

Terahertz mapping of the mouse-tail samples using a standard setup (upper image) and the SBE (lower image). The hair (yellow and red), skin (light blue), and bone (dark blue) were plainly appreciable using the SBE.

The research study acknowledges technical assistance from Tokyo Tech’s Semiconductor and MEMS Processing Center.

More examinations are prepared to check the brand-new device using different mouse organ tissues. The findings open a brand-new instructions for plasmonic-based THz imaging of biological samples, which might ultimately cause the advancement of enhanced, non-invasive diagnostic imaging tools.

New post published on: https://livescience.tech/2019/03/07/scientists-develop-a-tunable-bio-imaging-device-using-terahertz-plasmonics/