Máser de estado sólido que funciona continuamente a temperatura ambiente. Noticias gratuitas de la biblioteca técnica

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Máser de estado sólido operando continuamente a temperatura ambiente

01.04.2018

Allá por 1954, se inventó un generador cuántico de radiación de microondas, un maser (máser, amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación), que es el pariente más cercano del láser. Sin embargo, a diferencia de los láseres, que se han generalizado mucho, los másers se utilizan con mucha menos frecuencia debido a que su funcionamiento normal requiere un enfriamiento a una temperatura cercana al cero absoluto, -273 grados centígrados.

Sin embargo, gracias a los esfuerzos de los científicos del Imperial College y el University College London, nació el primer máser de este tipo, capaz de funcionar de forma continua a temperatura ambiente. Este logro allana el camino para la aplicación práctica de los másers en varios campos de la ciencia y la tecnología. "Esperamos que nuestro trabajo haga que los masers sean tan populares como los láseres tradicionales", dice el Dr. Jonathan Breeze.

En 2012, un equipo de científicos demostró que un máser basado en el compuesto orgánico pentaceno puede operar a temperatura ambiente, produciendo pulsos de radiación de microondas de hasta milésimas de segundo. Cualquier intento de operar el máser durante un período de tiempo más prolongado resultó en la fusión de su cristal.

Como cuerpo del nuevo máser, los científicos utilizaron un diamante cultivado en una atmósfera enriquecida con nitrógeno. Como resultado, bajo la influencia de un haz de electrones enfocado, muchos átomos de carbono en la estructura del diamante sintético fueron reemplazados por átomos de nitrógeno, formando defectos en la red cristalina, conocidos como vacantes de nitrógeno. Luego, el diamante se calentó a una temperatura alta, lo que permitió que los átomos de nitrógeno y carbono formaran pares que a veces se usan como qubits en la tecnología cuántica.

Un cristal de diamante sintético procesado se colocó dentro de un anillo de zafiro, que actuó como un concentrador de energía de microondas, y se iluminó con luz láser verde. Los experimentos han demostrado que un máser de este tipo es capaz de funcionar a temperatura ambiente durante un tiempo arbitrariamente largo.

Los científicos que hicieron este descubrimiento creen que los másers que han creado podrán usarse muy pronto en una amplia variedad de áreas, incluyendo radiografía, sistemas de seguridad de aeropuertos, radioastronomía y sistemas de comunicaciones del espacio profundo. Además, los másers se pueden utilizar en tecnologías de computación cuántica, proporcionando control de estado y lectura de información almacenada en bits cuánticos, qubits.

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