TMOS-un tədqiqatçıları, Transformativ Meta-Optik Sistemlər üzrə ARC Mükəmməllik Mərkəzi və onların RMIT Universitetindəki əməkdaşları altıbucaqlı bor nitridi (hBN) istifadə edərək, eyni vaxtda istənilən istiqamətdə temperatur anomaliyalarını və maqnit sahəsini aşkar edə bilən yeni 2D kvant sensoru çipi hazırlayıblar. yeni, təməlqoyucu nazik film formatı.

Nature Communications -da dərc olunan məqalələrində onlar maqnitometriya üçün mövcud kvant texnologiyasından əhəmiyyətli dərəcədə nazik olan sensorun təfərrüatlarını açıqlayır və daha ucuz, daha çox yönlü kvant sensorlarına yol açır.

Bu günə qədər kvant sensoru çipləri almazdan hazırlanmışdır, çünki bu, çox möhkəm platformadır. Almaz əsaslı sensorların məhdudiyyətləri odur ki, onlar yalnız sahə istiqamətində hizalandıqda maqnit sahələrini aşkar edə bilirlər. Düzləşdirilməyibsə, böyük kor ləkələri var. Nəticədə, almazdan hazırlanmış maqnitometrlər müxtəlif səviyyələrdə bir neçə sensordan ibarət olmalıdır.

Bu, əməliyyatın çətinliyini və nəticədə müxtəlif tətbiqlərdə istifadənin çox yönlülüyünü artırır. Bundan əlavə, kvant sensorunun sərt və üçölçülü təbiəti onun mükəmməl hamar olmayan nümunələrə yaxınlaşma qabiliyyətinin məhdudlaşdırılması deməkdir.

TMOS Müstəntiqi Jean-Philippe Tetienne (RMIT Universiteti) və Baş Müstəntiq İqor Aharonoviç (Sidney Texnologiya Universiteti) və onların komandaları hBN-dən istifadə edərək yeni kvant zondlama platformasında öncülük edirlər. Bu hBN kristalları atomik qalın təbəqələrin təbəqələrindən ibarətdir və çevikdir, bu da sensor çiplərinin öyrənilən nümunənin formasına uyğun olmasına imkan verir və almazdan daha çox nümunəyə yaxınlaşır.

HBN-də müxtəlif optik hadisələr yaradan müxtəlif qüsurlar mövcuddur. Bu yaxınlarda aşkar edilmiş, atom quruluşu naməlum qalan karbon əsaslı qüsur istənilən istiqamətdə maqnit sahələrini aşkar edir, lakin indiyədək maqnit təsviri üçün istifadə olunmayıb.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723148697&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-2d-quantum-sensor-temperature-anomalies.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjk5Il1dLDBd&dt=1723148455143&bpp=1&bdt=197&idt=325&shv=r20240801&mjsv=m202408050101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723148448%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723148448%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0%2C1423x739&nras=2&correlator=7691501977527&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2103&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759842%2C31085990%2C44798934%2C95334526%2C95334830%2C95337585%2C95337870%2C95339233%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=3870186105974502&tmod=953091185&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Naməlum qüsurun strukturunu müəyyən etmək üçün komanda Rabi ölçmə təcrübəsi keçirdi və nəticələri hBN-də də mövcud olan yaxşı başa düşülən bor boşluq qüsuru ilə müqayisə etdi. Bu bor boşluq qüsuru kvant səviyyəsində temperaturu ölçmək üçün istifadə edilə bilər. Bu müqayisə vasitəsilə onlar yeni qüsurun spin yarım sistemi kimi davrandığını aşkar etdilər. Karbon qüsurunun bu yarım fırlanma təbiəti sensora istənilən istiqamətdə maqnit sahələrini aşkar etməyə imkan verir.

Komanda müəyyən etdi ki, bu yeni karbon əsaslı yarım fırlanma sensoru, bor boşluq sensoru ilə eyni şəkildə elektrik həyəcanlandırması vasitəsilə idarə oluna bilər və onlar bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün tənzimlənə bilər. Bu kəşflərdən enerji alan onlar maqnit sahəsini və temperaturu ölçmək üçün hər iki spin qüsurunu eyni vaxtda istifadə edə bilən hBN sensor çipini nümayiş etdirməyə başladılar . Onların kağızı bu naməlum izotrop sensorla çəkilmiş ilk maqnit şəkillərini göstərir.

RMIT Universitetindən həmmüəllif Sam Scholten deyir: “Bərk cisimlərdə optik olaraq həll edilə bilən spin qüsurları, nanoölçülü kvant sensorları və daha ümumi olaraq möhkəm otaq mülayim kvant sistemləri kimi istifadə olunma potensialına görə kvant materialları sahəsində mühüm alətlər dəsti təşkil edir.

“HBN-ni unikal və həyəcanlı edən onun 2D formasıdır ki, bu da sensorlarımıza nümunəyə daha çox yaxınlaşmağa imkan verir.”

Birinci müəllif, RMIT Universitetindən Priya Singh deyir: “Almaz spinləri on ildən artıqdır ki, bioloji sistemlərdə in-situ zond kimi istifadə olunur. Mən hBN-mizi istiqamətli müstəqilliyin olduğu davamlı hərəkət edən hüceyrə mühitinə aparmağa can atıram. sensorun olması bir üstünlük olardı”.

TMOS-un baş müstəntiqi İqor Aharonoviç deyir ki, “hbN rabitə və hissetmə üçün kvant işıq mənbəyi kimi almazla müqayisədə bir çox üstünlüklərə malikdir. O, ultra nazik forma faktoruna əlavə olaraq, otaq temperaturunda rabitə üçün kvant işıq mənbəyi kimi də fəaliyyət göstərə bilər. almaz tez-tez kriogen soyutma tələb edir hBN də almazdan daha ucuzdur və daha əlçatandır.

Ümumiyyətlə, bu yeni aşağı ölçülü materiallar həddindən artıq anizotropiyalarına görə yeni fizikanı kəşf etmək şansı verir. Bu kvant zondlama texnologiyası üçün potensial gələcək tətbiqlərə maqnit geoloji xüsusiyyətlərinin sahədə müəyyənləşdirilməsi daxildir. Qüsurun spin yarım təbiəti həm də rəqib texnologiyalardan daha geniş diapazonda radio spektroskopiyasına imkan verəcək.

TMOS Müstəntiqi Jean-Phillipe Tetienne deyir: “Bu tədqiqat üçün növbəti addım hBN-dəki atom qüsurlarının nə olduğunu müəyyən etməkdir. Bunların tərkibini başa düşməklə, optimal performans üçün mühəndislik sensor cihazlarında irəliləyiş əldə edə bilərik.

“Mən bu yeni optik spin qüsurunun xüsusiyyətlərini və imkanlarını araşdırmaqdan həyəcanlanıram. Onun spin yarım təbiəti cəmiyyətimizdə yenidir və cavab verməli çoxlu suallar var.”

Daha çox məlumat: Sam C. Scholten et al, Van der Waals materialında çox növ optik olaraq ünvanlanan spin qüsurları, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51129-8

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Avstraliya Tədqiqat Şurası tərəfindən təmin edilmişdir