Диамант в лазер: квантов сензор на Фраунхофер постига за първи път 100% контраст

Изследователи от Института за приложна физика на твърдото тяло Fraunhofer IAF във Фрайбург представиха сензор за магнитно поле, който съчетава висока чувствителност с широк измервателен диапазон. В основата са азотно-ваканционни центрове (NV центрове) в диамант, които работят при стайна температура. Изследването е публикувано в Nature Communications, институтът съобщи за него на 22 октомври. Във видеото първият автор Флориан Шал говори за метода и резултатите.

При т.нар. магнитометрия с лазерен праг диамантът е поставен директно в резонатора на полупроводников лазер. Промяна в магнитното поле може напълно да изключи лазера – така системата за първи път постига 100 процента оптичен контраст вместо обичайните няколко процента. Лазерният сигнал за отчитане е до 50 миливата. Ако доминира фотонният дробов шум, изчислената чувствителност е под 400 фемтотесла на корен от херц за всяка от трите компоненти на полето; съотношението между чувствителност и измервателен диапазон според IAF се подобрява до 590 пъти.

„Нашият подход би могъл да реши компромис, който дълго ограничаваше разработването и приложението на сензорите за магнитно поле“, казва Шал. Възможни приложения са сигнали от сърцето, мускулите и мозъка, навигация чрез магнитното поле и търсенето на суровини. Работата е част от водещия проект NeuroQ, финансиран от германското министерство на научните изследвания, който разработва сензори за управление на екзоскелети.