Вчені розробили атомно-тонкий сенсор, який бачить магнітні поля на рівні атомів

Вчені з Кембриджа розробили атомно-тонкий квантовий датчик на основі hBN, що забезпечує багатовимірне виявлення магнітного поля з високою роздільною здатністю при кімнатній температурі.

Команда фізиків з Кавендішської лабораторії Кембриджського університету продемонструвала, що «дефекти спіну в гексагональному нітриді бору можуть бути надзвичайно чутливими сенсорами», — зазначає д-р Кармен Гілардоні. На відміну від традиційних датчиків на основі алмазів, нові сенсори працюють у кількох напрямках одночасно. Це відкриває перспективи точнішої візуалізації магнітних явищ на нано-рівні. hBN сумісний із наномасштабними системами та пропонує нові ступені свободи у квантовій діагностиці.

Попередні технології базувались на дефектах NV в алмазах, але вони мали обмежений динамічний діапазон і виявляли поля лише вздовж однієї осі. Датчики hBN мають значно ширший динамічний діапазон і здатність векторного зчитування. Як пояснює команда, ця ефективність зумовлена «низькою симетрією дефектів та їхніми оптичними властивостями у збудженому стані». Відкриття забезпечує новий підхід до дослідження магнітних властивостей матеріалів.

Матеріал hBN, подібний до графену, дозволяє створювати атомно-тонкі структури з високою просторовою точністю. Його дефекти випромінюють флуоресценцію, чутливу до локального магнітного середовища. Завдяки методу ODMR (оптично детектований магнітний резонанс), дослідники змогли детально аналізувати магнітні сигнали. Це дозволяє побачити фізичні механізми, що лежать в основі чутливості сенсора.

«Ця платформа відкриває нові горизонти для візуалізації магнітних структур, раніше недосяжних», — підкреслює д-р Сімоне Ейзагірре Баркер. А професор Ханна Стерн додає: «За допомогою цього сенсора можна отримати зображення магнітних полів на атомному рівні». Висока точність та двовимірна структура hBN дозволяє розмістити сенсор максимально близько до зразка, що критично важливо для просторової роздільної здатності. Це є проривом у галузі квантових технологій та сенсорики.