摘要：一篇论文解决了与钻石一起工作的研究人员面临的重大障碍，它通过创建了一种将钻石直接粘合到与量子或常规电子产品结合的材料中的新型方法。通过这种技术，该团队将钻石与硅，熔融二氧化硅，蓝宝石，热氧化物和尼贝特锂在内的材料直接粘合，而无需中介物质充当“胶水”。团队将晶体膜粘合到100纳米，而不是维持适用于高级量子应用的旋转相干性，而不是通常用于...

合成钻石是耐用的，惰性的，刚性的，热传导的，并且性能良好 - 量子和常规电子产品的精英材料。但是有一个问题。钻石只喜欢钻石。

它是同质的，这意味着它只会在其他钻石上生长，并将钻石整合到量子或传统计算机，量子传感器，手机或其他设备中，将意味着牺牲钻石的全部潜力或使用大量昂贵的珍贵材料。

“钻石独自一有在电子特性方面，无论是用于电子设备的宽带隙，最佳的导热率和出色的介电强度 - 以及量子技术 - 它都设有氮空位中心，这些空位是室温下量子的金标准，” Alex High教授。 “但是作为一个平台，它实际上非常糟糕。”

最近发表的一篇论文自然通讯来自Uchicago PME的High Lab和Argonne National Laboratory，通过创建一种新颖的方法，将钻石直接粘结到与量子或常规电子设备易于整合的材料中，解决了与钻石一起工作的主要障碍。

第一作者Xinghan Guo说：“我们对钻石和载体底物进行了表面处理，使它们彼此非常有吸引力。通过确保我们具有原始的表面粗糙度，两个非常平坦的表面将被粘合在一起。” “退火过程增强了纽带，并使其真正牢固。这就是为什么我们的钻石可以在各种纳米制作过程中生存。它与简单放置钻石在另一种材料之上的简单放置区分了。”

通过这种技术，该团队将钻石与硅，熔融二氧化硅，蓝宝石，热氧化物和尼贝特锂在内的材料直接粘合，而无需中介物质充当“胶水”。

团队结合了晶体膜，而不是通常用于研究量子量子的几百微米厚的钻石纳米同时仍保持适合高级量子应用的自旋连贯性。

完美的缺陷

与珠宝商不同，量子研究人员更喜欢有略有缺陷的钻石。通过精确的晶格工程缺陷，研究人员创造了耐用的Qubits，非常适合量子计算，量子传感和其他应用。

Paper Paper合着者F. Joseph Heremans说：“钻石是一种宽阔的带镜材料。这是惰性的。实际上，它表现得很好，具有出色的热和电子特性。” “它的原始物理特性会勾勒出许多对许多不同领域有益的标记。到目前为止，与不同的材料集成在一起非常困难。”

但是，由于以前很难将薄钻石膜直接整合到设备中，因此这需要更大的（但仍然是微观）材料的块。纸纸合着者艾弗里·林德（Avery Linder）是乌奇卡加（Uchicago）的四年级工程，比较了从这些钻石的建筑敏感量子设备，并试图制作一个带有整个切达干酪的烤奶酪三明治。

Uchicago PME助理。论文的合着者彼得·莫雷尔（Peter Maurer）教授使用革命性的量子技术从事量子生物感应的工作，以获得更好，更准确的测量，以对微观和纳米级的基本生物过程的工作进行更好的测量。

“尽管我们已经克服了许多与将完整生物学目标与基于钻石的量子传感器连接相关的挑战，但它们将它们集成到实际测量设备中，例如商业显微镜或诊断设备，尽管不失去读数效率，但仍是一个重大挑战。”莫勒说。 “亚历克斯（Alex）实验室LED的这项新作品与钻石膜结合在一起，已经解决了许多问题，并使我们更接近应用程序。”

粘性钻石

在钻石中，每个碳原子与其他四个碳原子共享电子。这些电子共享键称为共价键，创建了宝石的硬，耐用的内部结构。

但是，如果附近没有其他碳原子可以共享电子，这将在寻求合作伙伴的孤独原子上产生所谓的“悬挂键”。创建充满这些悬空键的钻石表面使团队可以将纳米尺度的钻石晶片直接粘合到其他表面。

Linder说：“您几乎可以将其视为粘面的表面，因为它希望与其他东西相连。” “因此，基本上，我们所做的就是创建粘性表面并将它们放在一起。”

研究人员已通过芝加哥大学波尔斯基大学的企业家和创新中心将其商业化，并将其商业化。

Linder说：“这项新技术有可能极大地影响我们进行量子，甚至电话或计算机制造的方式。”

High将新的钻石技术与多年来的互补金属氧化物半导体（CMO）的进步进行了比较，从1940年代实验室的笨重的个体晶体管到当今填充计算机和手机的强大的，微型的集成电路。

他说：“我们希望我们能够生成这些薄膜并以可扩展的方式整合它们的能力，可以导致基于钻石的量子技术的CMOS风格革命。”

资金：这项工作得到了美国科学能源部国家量子信息科学研究中心的支持Q-Next中心。 NSF Award AM-2240399支持膜粘合工作。