它們一直因其美麗而令人欽佩，現在它們已準備好用於太空探索的關鍵領域。
新南威爾士大學的科學家設計了一種基於紫色鑽石的創新脈澤裝置。它將有可能增強來自遙遠天體或航天器的微弱微波信號，徹底改變我們的太空探索技術。
增強來自深空的信號
根據有趣的工程，一種創新的微波激射裝置利用實驗室培育的紫色鑽石，能夠將微弱的微波信號放大 1000 倍。
這些信號來自脈衝星、星係等深空天體，以及旅行者一號等遙遠的航天器。鑽石可以在室溫下做到這一點，這與傳統微波激射器使用的極低溫度相比是一項非凡的壯舉。
室溫操作
與當前使用的任何微波激射技術不同，現有設備主要依賴於極端冷卻至 -269°C (-452°F) 左右的溫度。
這一過程可以抑制移動電子產生的電噪聲，但成本高昂，技術難度大。新的微波激射器消除了這個障礙。
新南威爾士大學研究員 David Pla 博士表示：“我們的室溫固態微波激射放大器避免了將所有東西冷卻到極低溫度的所有復雜性和成本，而且更加緊湊。”
紫鑽脈瑟器的工作原理
為了產生這種尖端的微波激射器，科學家們通過在金剛石生長過程中引入缺陷來合成金剛石中的氮空位（NV）中心。 NV 中心對於微波激射器的功能至關重要。
微波激射器通過向鑽石的自旋系統施加磁場和綠色激光來放大傳入的微波信號。
“微波進入設備，然後鑽石內部的自旋產生它們的副本，這實際上放大了微波信號。理想情況下，微波信號會變得更大，並且頂部的噪音非常小，”解釋了解放軍。
太空探索之外的應用
儘管其主要應用是太空探索，但室溫微波激射器在國防技術，特別是雷達系統中也具有巨大潛力。
雷達的工作原理是發出電磁輻射，電磁輻射被物體反射並返回雷達系統。更先進的微波激射器技術將使這些系統更加靈敏，從而使它們能夠以更高的精度拾取更遠距離的物體。
微波激射技術前景廣闊，但仍需進一步改進。需要增強的一些關鍵領域包括降噪和增加鑽石中 NV 中心的濃度。
本質上，我們必須讓鑽石變得更紫。紫色是由於 NV 中心發射紅光而產生的。增加密度以獲得較暗的樣本會產生更多的增益，但也會產生噪音，”該研究的主要作者湯姆戴說。
另一方面，隨著 NV 密度的增加，表面可能出現的缺陷可能會成為科學家們正在努力應對的材料工程挑戰。
幾年之內，這種微波激射裝置的第一個商業版本可能會進入市場，並有可能改變太空探索、國防和其他領域的面貌。
發表在《Physical Review X》上的這項研究使得在利用金剛石技術實現更有用的應用方面又向前邁出了一步。
