Дослідники з Вашингтонського університету створили квантовий сенсор із нітриду бору, здатний витримувати тиск у понад 30?000 атмосфер, що відкриває нові горизонти у вивченні квантових явищ за екстремальних умов.
Команда фізиків розробила надміцні двовимірні сенсори з кристалізованого нітриду бору (BN — «сполука бору і азоту з гексагональною структурою», що нагадує графен). Ці сенсори фіксують магнітні поля та механічну напругу навіть під тиском, що у 30?000 разів перевищує атмосферний. «Ми — перші, хто створив подібний сенсор для надвисоких тисків», — зазначає Чонг Зу, професор фізики та член Центру квантових проривів WashU.
На відміну від попередніх сенсорів із алмазів, нові — двовимірні, що забезпечує щільний контакт із досліджуваним матеріалом. Вакансії — порожні місця в кристалі після видалення атомів бору — утворюють «пастки» для електронів. Вимірюючи їхній спін, учені отримують інформацію про локальні зміни в магнітному полі, температурі та напрузі.
«Товщина сенсора — менше 100 нанометрів, тобто у тисячу разів менше, ніж людське волосся», — пояснює Зу. Для створення необхідного тиску дослідники використовували так звані алмазні ковадла — плоскі алмази шириною лише 400 мікрометрів, які здавлюють матеріал у камері високого тиску.
У тестах сенсор виявив найменші коливання магнітного поля у двовимірному магніті. Наступним етапом стане аналіз порід, подібних до тих, що знаходяться в ядрі Землі. «Такі дослідження можуть покращити наше розуміння землетрусів і тектоніки», — зазначає Зу.
Нові сенсори стануть у пригоді також у вивченні надпровідності — явища, за якого матеріал проводить струм без опору. «Завдяки новим сенсорам ми зможемо зібрати об’єктивні дані й припинити суперечки навколо кімнатної надпровідності», — підкреслює Руотіан Ґонґ, один із провідних авторів дослідження.
Ця робота стала можливою завдяки гранту NSF NRT, що сприяє співпраці між університетами. Саме ця програма дала можливість Ґуангхую Хе пройти шестимісячне стажування в Гарварді та співпрацювати з Норманом Яо.
#Квантовий #сенсор #витримав #тиск #атмосфер
Source link
