Фізики розробили алмазний датчик, який використовує лазерне випромінювання для вимірювання магнітних полів. Технологія, описана в статті в Science Advances, стане в нагоді для поліпшення магнітоенцефалографії та гірських досліджень.
Зображення: RMIT University
Група дослідників під керівництвом Інституту прикладної фізики твердого тіла Фраунгофера розробила алмазний датчик на основі лазера. Технологія використовує квантові дефекти в алмазі (NV-центри) для виявлення магнітного поля.
NV-центр або азото-заміщена вакансія – це один з численних точкових дефектів алмазу. Він формується при порушенні будови кристалічної решітки мінералу. При видаленні атома вуглецю з вузла решітки утворилася вакансія в цьому місці зв’язується з атомом азоту.
Дослідники пояснюють, що кількість світла, що надходить від NV-центру, змінюється в залежності від сили магнітного поля. Цей ефект вже використовується вченими, але в існуючих установках велика частина такого випромінювання втрачається.
“Нашим проривом було створення лазера з дефектів. Збираючи все світло, а не тільки невелику його кількість, ми можемо виявляти магнітне поле в 10 разів точніше за допомогою нашого датчика в порівнянні з передовою сучасною практикою”, – говорить Ендрю Грінтрі, професор Мельбурнського Королівського технологічного інституту і один з авторів дослідження.
Схема експериментальної установки. Лазер накачування (532 нм) і затравочний лазер (710 нм) об’єднані з дихроїчним дзеркалом (DM) і окремо фокусуються в резонатор. Зелений лазер блокується 532-нм режекторними фільтрами (NF). Датчики фіксують минуле світло (det1), відбите світло (det2) і фотолюмінісценцію (det3). Зображення: Felix A. Hahl et al, Science Advances
Дослідники вважають, що нова технологія допоможе поліпшити методи вимірювання магнітного поля для картування активності мозку і виявлення порушень. Сучасні пристрої для магнітоенцефалографії дуже чутливі, але також громіздкі, дороги в установці і вимагає роботи при наднизьких температурах з рідким гелієм.
Автори нового дослідження вважають, що за допомогою алмазно-лазерного датчика можна створити компактні пристрої, які будуть працювати при кімнатній температурі. Доступна технологія допоможе в ранньому виявленні хвороби Альцгеймера, епілепсії та інших порушень роботи мозку.
Крім того, пристрій може стане в нагоді в гірничій промисловості. Наприклад, високоточне виявлення магнітних полів допоможе проводити розвідку покладів корисних копалин.