氮化硼在技术上是一种有趣的材料，因为它与其他二维晶体结构非常兼容。因此，它打开了通往人造异质结构，或建立在其上的具有全新性质的电子器件的途径。
大约一年前，来自德国巴伐利亚维尔茨堡Julius-Maximilians-Universitt(JMU)物理研究所的一个团队成功地在氮化硼的层状晶体中创造了自旋缺陷，也被称为量子位元，并通过实验识别了它们。
最近，由VladimirDyakonov教授、他的博士生AndreasGottscholl和小组负责人PD博士AndreasSperlich领导的团队成功地迈出了重要的下一步：对自旋缺陷的相干控制，甚至是在室温下。
研究人员在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上报告了他们的发现，相关成果题为“Roomtemperaturecoherentcontrolofspindefectsinhexagonalboronnitride”。这项工作是在与澳大利亚悉尼科技大学和加拿大特伦特大学的小组密切国际合作下进行的。
研究人员们希望，具有可控自旋缺陷的材料一旦被用于传感器，将允许对局部电磁场进行更精确的测量。这是因为，根据定义——它们位于周围世界的边界，这需要被绘制出来。
可以想象，这样的材料将有望应用于医学成像、导航、信息技术等领域，这些领域中任何地方的电磁场的非接触式测量是必要的。
JMU的研究人员计划实现的堆叠结构，由金属石墨烯(底部)、绝缘氮化硼(中间)和半导体二硫化钼(顶部)组成。
通过应用脉冲自旋共振协议，他们们测量了室温下的自旋晶格弛豫时间（RelaxationTime）为18微秒和自旋相干时间为2微秒。而低温下，自旋-晶格弛豫时间增加了3个数量级。通过应用一种方法将自旋态与非均匀核环境解耦，光学探测到的磁共振线宽大大降低到几十千赫兹。
我们能够测量特征自旋相干时间，确定它们的极限，甚至微妙地克服这些极限，”AndreasGottscholl博士表示，他是该论文的第一作者。对自旋相干时间的了解对于估计量子应用中自旋缺陷的潜力是必要的，当一个人最终想要执行复杂的操作时，长相干时间是非常理想的。
“陀螺仪”(自旋状态)的非接触操纵是通过脉冲高频电磁场、共振微波实现的。JMU的研究人员也能够确定“陀螺仪”保持新方向的时间。
这和传感器技术有什么关系？事实上，直接的原子环境影响了晶体的自旋状态，能大大缩短晶体的相干时间。
JMU团队的下一个目标是实现一个由不同材料制成的人工堆叠的二维晶体，包括一个自旋轴承组件。后者的基本构件是原子薄的氮化硼层，含有具有可接近自旋状态的光学活性缺陷。
“在二维器件中控制自旋缺陷及其周围环境不仅是通过光学，而且是通过电流，这将是特别有吸引力的。”这是一个全新的领域。”VladimirDyakonov教授表示。
他们的上述研究研究结果，对于将范德华材料用于量子技术非常重要，特别是在二维异质结构的高分辨率量子传感、纳米尺度设备和新兴原子薄磁体的背景下。
译/前瞻经济学人APP资讯组
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