Macquarie University forskare har fått en enda liten diamant att lysa starkt vid rumstemperatur, ett beteende som kallas superradiance.

Detta är viktigt eftersom nanodiamanter har potential att användas i alla typer av enheter, t.ex. minutkompass för navigering, inom biomedicinsk avbildning och för att potentiellt skapa bättre solceller.

Hittills har det hindrat dessa applikationer att superstrålning tidigare bara har setts vid mycket låga temperaturer eller i mycket stora prover. Detta är första gången det har setts med diamanter.

Forskningen från Macquaries Diamond Nanoscience Laboratory publicerades ikväll i Naturkommunikation .

Forskningsledare Dr Thomas Volz säger att teamet nu är angelägna om att göra ljusare nanodiamanter som kan användas i biomedicinska applikationer, som att spåra läkemedelsleveransvägar i labbet.

"Du kan fästa droger på nanodiamanter, och använd sedan den koncentrerade ljuspulsen som skickas ut av nanodiamanten för att spåra vart läkemedlet går i provet, " han säger.

Nanodiamanter som skickar ut ett ljusare utbrott av ljus kommer lättare att upptäckas av detektorn, och små diamanter är mycket mindre giftiga än några av de andra läkemedelsmarkörerna vi använder idag.

Nanodiamonds har också potentiella användningsområden för navigering.

De fungerar som små och mycket känsliga kompassnålar och kommer att avge mer eller mindre ljus beroende på hur de är i linje med jordens magnetfält.

När nanodiamanterna producerar ljusare ljuspulser förstärks denna effekt.

Detta beteende kan användas för att utveckla magnetiska sensorer som kan räkna ut platsen för ett flygplan, till exempel, genom att kartlägga var det är i förhållande till jordens magnetfält snarare än med satellit.

I framtiden kan de användas för att skapa bättre solceller, genom att vända superstrålningseffekten så att nanodiamanterna absorberar mer ljus, snabbare.

Teamet har redan visat potentialen för nanodiamanter att användas som extremt små skanningssensorer för att titta på processerna som pågår inuti levande celler.

I en artikel publicerad förra året i Naturfysik de visade att superstrålande nanodiamanter (som är så små som en tusendel av ett mänskligt hårs bredd) bättre kan fångas och flyttas runt med fokuserat laserljus eller små optiska pincetter än icke-superstrålande.

Orsaken till detta beteende är densamma som vad som får nanodiamanter att producera dessa ljusa ljuspulser - defekter i deras kristallgitter, i detta fall ligger kväveatomer i närheten av lediga platser som ligger i den upprepande kolstrukturen.

Liknande defekter är det som ger färgade diamanter deras nyans.

"Diamant är ett material, en bur för det som händer inuti, "Förklarar Thomas.

När dessa kvävevakanscentra inom diamantgitteret samarbetar-unisont som en väl samordnad orkester-får du superradians, en snabbare och ljusare ljusstråle som du annars skulle förvänta dig.

"Förekomsten av detta" kooperativa "beteende är intressant ur en grundläggande synvinkel och kommer att följas upp med ytterligare experimentella och teoretiska studier, "säger docent Gavin Brennen som övervakar teorin för arbetet.

Särskilt, laget skulle vilja utarbeta hur man skapar de ljusaste nanodiamanterna möjligt.

Diamond Nanoscience Laboratory är en del av Quantum Materials and Applications Group vid Macquarie University, och finansieras av Australian Research Council Center of Excellence for Engineered Quantum Systems.

Macquarie University har en stark tradition inom forskning om diamantmaterial med flera grupper som undersöker diamantlasrar, diamanttillväxt, och nanodiamondbearbetning. Det finns också en mycket aktiv grupp forskare som arbetar med kvantteknik för ny teknik med diamant och andra system.