بوصلة الألماس ترى الذرات ⚡ экспресс
تعتبر السبينات في الأجسام الصلبة، مثل مراكز النيتروجين الشاغرة في الألماس، عناصر واعدة للحوسبة الكمومية والاستشعار، حيث يتطلب الأمر التحكم بمقاييس نانوية في السبينات المنفردة. ولتحديد الحد الأقصى لدقة هذا النهج، أجري تصوير مغناطيسي بطريقة فورييه لمراكز NV في ظروف محسّنة. وتم تطوير منصة تجريبية مدمجة مع تعويض الانجراف الحراري في الظروف المحيطة، تولّد تدرجًا نبضيًا للمجال المغناطيسي يصل إلى 13.5 غاوس/ميكرومتر. وقد مكّن استخدام بروتوكول التصوير المغناطيسي بطريقة فورييه من تحديد موقع مركز NV فردي بدقة مكانية تبلغ 0.28 ± 0.10 نانومتر وانحراف في قياس المجال يبلغ 9 نانو تسلا فقط. وتفتح هذه المنهجية آفاقًا لتحديد مواقع السبينات داخل البروتينات والخلايا.
في الشبكة البلورية للألماس، تظهر عيوب بين الحين والآخر: تلتقط ذرة نيتروجين مكانًا غريبًا، ويبقى فراغ بجانبها. يتحول هذا الخلل إلى بوصلة ألماسية فائقة الحساسية الألماس - ترتجف إبرتها المغناطيسية عند أدنى مجال خارجي. ومن المفارقات أن هذا العيب، الذي يقلل من قيمة الحجر، أصبح أداة مرغوبة لدى الفيزيائيين.
لرؤية هذه البوصلة بحجم الذرة، بنى العلماء منصة صغيرة لا تخشى تقلبات الحرارة. "نادوا" العيب بسلسلة من النبضات المغناطيسية والتقطوا الصدى - استجابة ضعيفة. قام المسح المغناطيسي بفك شفرة الإشارة وأشار إلى النقطة بدقة مذهلة تبلغ 0.28 نانومتر - أقل من المسافة بين الذرات في البلورة.
في الأساس تكمن الطبيعة الكمومية للعيب: فعزمه المغناطيسي يمكن أن يعمل كـ "كيوبت" - وحدة المعلومات في الحاسوب الكمومي. والآن أصبح بالإمكان استشعار هذه "البوصلات" داخل البروتينات والخلايا الحية، مما يقربنا من عصر الطب الجزيئي.
🎯 هذه العيوب حساسة لدرجة أنها تلتقط المجال المغناطيسي لبروتون واحد - مثل سماع همسة على الضفة الأخرى من المحيط.