Учёные обнаружили оптические признаки, которые могут помочь различать атомные дефекты в перспективном квантовом материале. Исследователи Университета Буффало с помощью компьютерного моделирования изучили, как различные несовершенства меняют свойства гексагонального нитрида бора — соединения бора и азота с кристаллической решёткой в форме сот. Результаты позволяют рассматривать лазерный свет как своеобразный способ распознавания структур, которые невозможно увидеть напрямую.
В работе проанализировали десять типов дефектов, включая отсутствие атомов бора или азота, а также их замещение атомами углерода. Согласно расчётам, некоторые из таких нарушений способны значительно усиливать излучение на частотах, в два или три раза превышающих частоту исходного лазера. Интенсивность сигнала при этом зависела от поляризации света, то есть от направления колебаний его электрического поля.
Исследователи установили, что даже дефекты с одинаковым набором атомов могут по-разному взаимодействовать со светом из-за различий в расположении этих атомов. При сравнении двух вариантов структуры, состоящей из четырёх атомов углерода, один из них давал сильный отклик в двух направлениях поляризации, а другой — только в одном. Как сообщает SciTechDaily, такие различия могут стать основой для определения не только состава дефекта, но и точной конфигурации атомов.
Работа опубликована 19 октября 2026 года в журнале Nano Letters. Предсказанные оптические «отпечатки» могут использоваться как ориентир при экспериментальном изучении образцов: измеренные световые сигналы будут сравнивать с расчётными данными. Это позволит устанавливать, какие именно дефекты присутствуют в материале.
Некоторые дефекты в гексагональном нитриде бора способны испускать одиночные фотоны — частицы света, выпускаемые по одной. Такие источники рассматриваются для передачи квантовой информации и создания высокоточных сенсоров, однако их свойства зависят от конкретной структуры дефекта. Авторы рассчитывают в дальнейшем научиться управлять расположением подобных участков и создавать упорядоченные массивы источников квантового света, а проведённое исследование должно помочь определить наиболее подходящие варианты.