一种更清洁更好的生产单光子发射器的方法

RIKEN研究人员通过在气相中发生的反应将分子添加到碳纳米管中，为新兴的量子技术创造了有效的单光子源。量子技术即将彻底改变计算和通信，有望带来安全通信、超灵敏传感和并行计算等好处。其中许多应用需要能够按需产生单光子(可能是最小的光包)的光源。

在电信中使用的红外波长范围内的单光子的一个有希望的来源是碳纳米管——直径仅为纳米左右的石墨烯片圆柱体——通过添加有机分子被赋予了新的功能或功能化。

最干净的方法是使用悬浮在气隙上的碳纳米管，但不幸的是，这与在溶液中进行的碳纳米管功能化的常用方法不兼容。RIKEN高级光子学中心(RAP)的YuichiroKato指出：“在溶液中功能化的碳纳米管往往非常短，并且到处都有缺陷。”

现在，同样来自RAP的Kato和DaichiKozawa及其同事开发了一种方法，可以在气相中对碳纳米管进行功能化，因此可以在悬浮在硅衬底中的沟槽上的纳米管上进行。

“我们生长了相当长的纳米管并在气相中对其进行了功能化，因此它们与含有大量杂质的溶液没有接触，”加藤说。“这种方法使我们能够引入有机分子而不会引入不良缺陷。”

该研究是在一场国际会议上的大流行前互动中产生的合作。加藤和小泽在RAP的团队生产了悬浮的纳米管，然后将它们送到美国马里兰大学的化学家进行功能化，然后将它们送回进行分析。“马里兰大学的YuHuangWang是一位伟大的化学家，他对在气相中进行这些反应的可能性感到好奇，”加藤说。“我们花了几轮，但我们能够看到纳米管上有机分子的良好发射。”

该团队通过对2,000多个碳纳米管进行光谱测量来验证其碳纳米管的光学性能。他们发现每个纳米管引入的有机分子数量随着纳米管直径的减小而增加，并且他们能够根据更窄纳米管的更大反应性来模拟这种效应。

该研究发表在NatureCommunications上，该团队现在打算优化功能化过程，以便每个纳米管只引入一个有机分子。