На столе лежит слоёный пирог из чешуек гексагонального нитрида бора — материала, похожего на графит, но из атомов бора и азота. Одну чешуйку аккуратно переносят на другую, и в месте их перекрытия после прокаливания в кислороде рождаются яркие одиночные источники света. Их плотность вырастает до пятнадцати раз по сравнению с обычными участками, а качество остаётся прежним.
Раньше такие излучатели получали облучением, плазмой или локальным напряжением. Эти методы требовали сложного оборудования и часто давали дефекты с заметным фоном или нестабильностью. Теперь же достаточно совместить две чешуйки под микроскопом и прогреть их в трубчатой печи при 1000 °C в потоке кислорода. Верхний слой работает как крышка, которая защищает дефекты от выгорания: кислород проникает на глубину около 192 нанометров, но под перекрытием дефекты сохраняются лучше.
Учёные измерили спектры свечения, проверили, что источники испускают фотоны строго по одному, и убедились, что они не мигают и не выцветают в течение пяти минут. В трёх независимых образцах плотность излучателей в перекрытиях превысила контроль в 2,5, 15,8 и 6,3 раза. Яркость насыщения достигала 12 миллионов отсчётов в секунду, а ширина линии оставалась узкой — от 1,24 до 1,78 нанометра.
Такой простой приём открывает дорогу к созданию массивов одиночных источников света для квантовой связи и фотонных чипов. Не нужны ни вакуум, ни литография, ни дорогие установки — только две чешуйки, печь и немного кислорода. Слоёный пирог, в котором начинка из дефектов сохраняется под верхним слоем, оказался не просто метафорой, а рабочим рецептом.
Область перекрытия двух чешуек hBN толщиной всего в десятки нанометров работает как естественный «колпак», который защищает дефекты от выгорания при отжиге в кислороде. Оценка длины диффузии кислорода дала 192 нм, что превышает толщину чешуек, но дефекты под перекрытием всё равно сохраняются лучше.