W przełomowym osiągnięciu, naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge zaprezentowali kwantowy czujnik wykonany z azotku boru heksagonalnego (hBN). Ten innowacyjny czujnik ma zrewolucjonizować wykrywanie pola magnetycznego w nanoskali, otwierając drzwi do bezprecedensowych możliwości obrazowania. Odkrycie, opublikowane w Nature Communications, stanowi znaczący krok naprzód w technologii kwantowej.
Czujnik oparty na hBN może wykrywać pola magnetyczne w nanoskali w wielu kierunkach, oferując szerszy zakres dynamiczny niż wcześniejsze czujniki oparte na diamentach. „Czujniki kwantowe pozwalają nam wykrywać wariacje różnych wielkości w nanoskali” – wyjaśniła dr Carmem Gilardoni, współpierwsza autorka badania. „Ta praca przenosi tę zdolność na wyższy poziom, wykorzystując hBN, materiał, który jest nie tylko kompatybilny z aplikacjami w nanoskali, ale także oferuje nowe stopnie swobody.”
W przeciwieństwie do czujników opartych na diamentach, które mają ograniczenia w wykrywaniu pól magnetycznych wzdłuż jednej osi, czujnik hBN pokonuje te wyzwania. Naukowcy odkryli, że szeroki zakres dynamiczny czujnika i zdolność do wykrywania wektorowych pól magnetycznych wynikają z niskiej symetrii defektów hBN i ich korzystnych właściwości optycznych w stanie wzbudzonym. Ten postęp może prowadzić do głębszego zrozumienia zjawisk magnetycznych i nanomateriałów.
hBN, dwuwymiarowy materiał podobny do grafenu, jest idealny do zastosowań w kwantowym wykrywaniu. Jego defekty w skali atomowej pochłaniają i emitują światło widzialne, co czyni go wrażliwym na lokalne warunki magnetyczne. Zespół wykorzystał optycznie wykryty rezonans magnetyczny (ODMR) do badania reakcji czujnika na pola magnetyczne. Technika ta pozwala na obrazowanie zjawisk magnetycznych i nanomateriałów w sposób wcześniej niemożliwy.
„Ten czujnik może otworzyć drzwi do badania zjawisk magnetycznych w nowych systemach materiałowych lub z wyższą rozdzielczością przestrzenną niż wcześniej” – powiedziała prof. Hannah Stern, która współkierowała badaniami. Atomowa cienka natura hBN otwiera również ekscytujące możliwości mapowania przestrzennego pól magnetycznych w skali atomowej, torując drogę do przełomowych odkryć w różnych dziedzinach.