1757984359
2025-09-15 23:49:00
Команда, возглавляемая физиками в Вашингтонском университете в Сент -Луисе, создала квантовые датчики, которые могут выжить в экстремальных условиях.
Встроенные внутри нерушимых листов кристаллизованного нитрида бора, устройства могут измерять напряжение и магнетизм в материалах под давлением более чем в 30 000 раз больше, чем атмосфера.
«Мы первые, кто разработал этот вид датчика высокого давления»,-сказал Чонг Зу, доцент физики в области искусств и наук и член университетского центра квантовых скачков.
«Он может иметь широкий спектр применений в областях, начиная от квантовых технологий, материальной науки, астрономии и геологии».
Датчики, построенные из вакансии
В работе участвовали аспиранты, постдокторские исследователи и сотрудники преподавателей.
Поддержка была частично получена из национального гранта Национального научного фонда, который финансировал шесть месяцев совместной работы в Гарвардском университете.
Команда создала датчики, используя балки нейтронного излучения. Эти балки выбили атомы бора из ультратонких листов нитрида бора. Пустые пятна сразу же поймали электроны.
Эти электроны посредством квантовых взаимодействий изменили свое вращение в зависимости от локального магнетизма, напряжения или температуры. Отслеживание спина выявило свойства материала на квантовом уровне.
Группа Zu ранее создавала аналогичные датчики в бриллиантах, которые Power Washu от квантовых алмазных микроскопов.
Алмазные датчики эффективны, но имеют ограничения. Поскольку бриллианты трехмерные, датчики не могут быть легко помещены вблизи исследуемого материала.
Листы нитридов бора решают эту проблему. Они чрезвычайно тонкие, менее 100 нанометров в поперечнике, примерно в 1000 раз тоньше человеческих волос.
«Поскольку датчики находятся в материале, который по существу двумерный, между датчиком и материалом, который он измеряет, существует меньше, чем нанометр»,-сказал Зу.
Алмазы продолжают играть роль. «Чтобы измерить материалы под высоким давлением, нам нужно поставить материал на платформу, которая не сломается», – объяснил аспирант Гуанхуй.
Группа создала «Алмазные наковальни», небольшие плоские поверхности шириной всего 400 микрометров, чтобы сжать образцы. «Самый простой способ создать высокое давление – приложить большую силу на небольшую поверхность», – сказал он.
Тесты подтвердили, что датчики нитрида бора могут обнаружить тонкие изменения в магнитном поле двухмерного магнита.
В настоящее время команда планирует проверить другие материалы, в том числе камни из среды высокого давления, таких как Core Earth.
«Измерение того, как эти камни реагируют на давление, может помочь нам лучше понять землетрясения и другие крупномасштабные события»,-сказал Зу.
Датчики могут также пролить свет на сверхпроводимость. Известные сверхпроводники требуют высокого давления и чрезвычайно низких температур. Спорные претензии суперпроводников в комнате температура остаются нерешенными.
«С такого рода датчиком мы можем собрать необходимые данные, чтобы положить конец дебатам»,-сказал аспирант Руотиан «Реджинальд» Гонг, автор со стороны первого.
Зу сказал, что проект также подчеркивает важность сотрудничества. «Программа поощряет сотрудничество между университетами», – сказал он. «Теперь, когда у нас есть эти датчики, камера высокого давления и бриллиантовые наковальни, у нас будет больше возможностей для исследования».
#Ультратонкие #квантовые #датчики #выживают #раз #превышают #давление #воздуха
По теме
