Учёные обнаружили оптические признаки, которые могут помочь различать атомные дефекты в перспективном квантовом материале. Даже невидимое для глаза нарушение структуры способно оставлять характерный след в лазерном излучении. Такой подход позволит точнее исследовать свойства гексагонального нитрида бора, состоящего из атомов бора и азота, расположенных в форме пчелиных сот.
Исследователи Университета Буффало провели компьютерное моделирование десяти разновидностей дефектов. Среди них были участки с отсутствующими атомами бора или азота, а также места, где эти элементы замещались атомами углерода. Согласно расчётам, некоторые нарушения структуры могут резко усиливать излучение на частотах, в два или три раза превышающих частоту исходного лазера, причём выраженность сигнала зависит от поляризации света.
Учёные установили, что одинаковые атомы способны давать разные оптические отклики при различном расположении внутри дефекта. При сравнении двух конфигураций, включавших по четыре атома углерода, одна из них демонстрировала сильный сигнал в двух направлениях поляризации, а другая — только в одном. «Такие характерные реакции света в будущем могут позволить экспериментально определить не только то, какие атомы входят в состав дефекта, но и то, как именно они расположены», — заявил соавтор работы Парас Прасад.
Результаты могут использоваться как ориентир для экспериментального поиска атомных нарушений в образцах. Сопоставление измеренных световых сигналов с рассчитанными оптическими «отпечатками» потенциально позволит устанавливать, какие дефекты присутствуют в материале. Это важно для квантовых технологий, поскольку отдельные дефекты в нитриде бора способны испускать одиночные фотоны — частицы света, которые рассматриваются для передачи квантовой информации и высокоточных измерений.
По словам соавтора исследования Василия Перебейноса, точное распознавание дефектов приблизит учёных к выбору источников квантового света с нужными характеристиками. Авторы рассчитывают научиться управляемо формировать такие дефекты в определённых местах и создавать упорядоченные массивы, а не использовать отдельные случайные источники. Работа опубликована 19 октября 2026 года в журнале Nano Letters, о результатах сообщило издание SciTechDaily; исследование поддержали Управление научных исследований ВВС США, Национальный научный фонд США, Австралийский исследовательский совет и Квантовый институт Университета Буффало.