Dalam pencapaian terobosan, para peneliti di Universitas Cambridge telah meluncurkan sensor kuantum yang terbuat dari boron nitrida heksagonal (hBN). Sensor inovatif ini menjanjikan untuk merevolusi deteksi medan magnet pada skala nano, membuka pintu untuk kemampuan pencitraan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Penemuan yang diterbitkan dalam Nature Communications, menandai lompatan signifikan dalam teknologi kuantum.
Sensor berbasis hBN dapat mendeteksi medan magnet pada skala nano dalam berbagai arah, menawarkan rentang dinamis yang lebih luas daripada sensor berbasis berlian sebelumnya. "Sensor kuantum memungkinkan kita untuk mendeteksi variasi skala nano dari berbagai kuantitas," jelas Dr. Carmem Gilardoni, co-penulis pertama studi tersebut. "Pekerjaan ini membawa kemampuan itu ke tingkat berikutnya menggunakan hBN, bahan yang tidak hanya kompatibel dengan aplikasi skala nano, tetapi juga menawarkan tingkat kebebasan baru."
Berbeda dengan sensor berbasis berlian, yang memiliki keterbatasan dalam mendeteksi medan magnet di sepanjang satu sumbu, sensor hBN mengatasi tantangan ini. Para peneliti menemukan bahwa rentang dinamis sensor yang luas dan kemampuannya untuk mendeteksi medan magnet vektor berasal dari simetri rendah dari cacat hBN dan sifat optik keadaan tereksitasinya yang menguntungkan. Kemajuan ini dapat mengarah pada pemahaman yang lebih dalam tentang fenomena magnetik dan nanomaterial.
hBN, bahan dua dimensi yang mirip dengan graphene, sangat ideal untuk aplikasi penginderaan kuantum. Cacat skala atomnya menyerap dan memancarkan cahaya tampak, membuatnya sensitif terhadap kondisi magnetik lokal. Tim menggunakan resonansi magnetik yang dideteksi secara optik (ODMR) untuk mempelajari respons sensor terhadap medan magnet. Teknik ini memungkinkan pencitraan fenomena magnetik dan nanomaterial dengan cara yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan.
"Sensor ini dapat membuka pintu untuk mempelajari fenomena magnetik dalam sistem material baru, atau dengan resolusi spasial yang lebih tinggi daripada yang telah dilakukan sebelumnya," kata Prof. Hannah Stern, yang ikut memimpin penelitian. Sifat hBN yang tipis secara atom juga membuka kemungkinan menarik untuk pemetaan spasial skala atom dari medan magnet, membuka jalan bagi penemuan terobosan di berbagai bidang.