Dans une réalisation révolutionnaire, des chercheurs de l'Université de Cambridge ont dévoilé un capteur quantique fabriqué à partir de nitrure de bore hexagonal (hBN). Ce capteur innovant promet de révolutionner la détection des champs magnétiques à l'échelle nanométrique, ouvrant la voie à des capacités d'imagerie sans précédent. La découverte, publiée dans Nature Communications, marque un bond en avant significatif dans la technologie quantique.
Le capteur à base de hBN peut détecter les champs magnétiques à l'échelle nanométrique dans de multiples directions, offrant une plage dynamique plus large que les capteurs précédents à base de diamant. "Les capteurs quantiques nous permettent de détecter les variations à l'échelle nanométrique de diverses quantités", a expliqué le Dr Carmem Gilardoni, co-première auteure de l'étude. "Ce travail porte cette capacité à un niveau supérieur en utilisant le hBN, un matériau qui est non seulement compatible avec les applications à l'échelle nanométrique, mais qui offre également de nouveaux degrés de liberté."
Contrairement aux capteurs à base de diamant, qui ont des limites dans la détection des champs magnétiques le long d'un seul axe, le capteur hBN surmonte ces défis. Les chercheurs ont constaté que la large plage dynamique du capteur et sa capacité à détecter les champs magnétiques vectoriels proviennent de la faible symétrie des défauts hBN et de leurs propriétés optiques d'état excité favorables. Cette avancée pourrait conduire à une compréhension plus approfondie des phénomènes magnétiques et des nanomatériaux.
Le hBN, un matériau bidimensionnel similaire au graphène, est idéal pour les applications de détection quantique. Ses défauts à l'échelle atomique absorbent et émettent de la lumière visible, ce qui le rend sensible aux conditions magnétiques locales. L'équipe a utilisé la résonance magnétique détectée optiquement (ODMR) pour étudier la réponse du capteur aux champs magnétiques. Cette technique permet d'imager les phénomènes magnétiques et les nanomatériaux d'une manière auparavant impossible.
"Ce capteur pourrait ouvrir la voie à l'étude des phénomènes magnétiques dans de nouveaux systèmes de matériaux, ou avec une résolution spatiale plus élevée qu'auparavant", a déclaré le professeur Hannah Stern, qui a co-dirigé la recherche. La nature atomique mince du hBN ouvre également des possibilités passionnantes pour la cartographie spatiale à l'échelle atomique des champs magnétiques, ouvrant la voie à des découvertes révolutionnaires dans divers domaines.