В новаторском достижении исследователи из Кембриджского университета представили квантовый сенсор, изготовленный из гексагонального нитрида бора (hBN). Этот инновационный сенсор обещает революционизировать обнаружение магнитных полей в наномасштабе, открывая двери для беспрецедентных возможностей визуализации. Открытие, опубликованное в Nature Communications, знаменует собой значительный шаг вперед в квантовой технологии.
Сенсор на основе hBN может обнаруживать магнитные поля в наномасштабе в нескольких направлениях, предлагая более широкий динамический диапазон, чем предыдущие датчики на основе алмаза. «Квантовые сенсоры позволяют нам обнаруживать наномасштабные изменения различных величин», — объяснила доктор Кармен Джилардони, первый соавтор исследования. «Эта работа выводит эту возможность на новый уровень, используя hBN, материал, который не только совместим с наномасштабными приложениями, но и предлагает новые степени свободы».
В отличие от датчиков на основе алмаза, которые имеют ограничения в обнаружении магнитных полей вдоль одной оси, сенсор hBN преодолевает эти проблемы. Исследователи обнаружили, что широкий динамический диапазон сенсора и его способность обнаруживать векторные магнитные поля обусловлены низкой симметрией дефектов hBN и их благоприятными оптическими свойствами возбужденного состояния. Этот прогресс может привести к более глубокому пониманию магнитных явлений и наноматериалов.
hBN, двумерный материал, похожий на графен, идеально подходит для квантовых сенсорных приложений. Его атомные дефекты поглощают и излучают видимый свет, что делает его чувствительным к локальным магнитным условиям. Команда использовала оптически детектируемый магнитный резонанс (ODMR) для изучения реакции датчика на магнитные поля. Эта техника позволяет получать изображения магнитных явлений и наноматериалов способами, которые ранее были невозможны.
«Этот сенсор может открыть дверь для изучения магнитных явлений в новых системах материалов или с более высоким пространственным разрешением, чем это делалось раньше», — сказала профессор Ханна Стерн, которая руководила исследованием. Атомно-тонкая природа hBN также открывает захватывающие возможности для пространственного картирования магнитных полей в атомном масштабе, прокладывая путь к новаторским открытиям в различных областях.