Un diminuto cristal mide temperatura y campo magnético a la vez ⚡ экспресс
La medición simultánea de temperatura y campo magnético a nanoescala es demandada en muchas áreas científicas y tecnológicas. Sin embargo, la sensibilidad cruzada a diferentes magnitudes físicas dificulta el uso de un solo sensor para múltiples parámetros. En este trabajo se demuestra la detección dual independiente de temperatura y campo magnético utilizando emisores cuánticos individuales en nitruro de boro hexagonal (hBN). Se confirmó experimentalmente la independencia de la respuesta de la posición de la línea de fonón cero (ZPL) a la temperatura y de la resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR) al campo magnético. Se realizó una medición local de la temperatura de un microcircuito con control simultáneo del campo magnético externo. Los resultados posicionan a los emisores cuánticos en hBN como una plataforma confiable para la detección cuántica multifuncional en condiciones realistas.
Un diminuto defecto en un cristal de nitruro de boro se comporta como una lamparita indicadora. Al iluminarlo, brilla y el tono de esa luz depende de la temperatura: cuanto más calor, más rojo. Al mismo tiempo, si se irradia el defecto con microondas, su brillo comienza a parpadear al ritmo del campo magnético externo. La razón está en el espín del electrón, el análogo cuántico de un trompo, que cambia su rotación bajo la influencia del magnetismo. Así, una única fuente puntual informa independientemente sobre el calor (mediante el color) y el campo magnético (a través de las pulsaciones). El método se remonta a los trabajos de Раби sobre resonancia magnética, y los láseres modernos, inventados con la participación de Таунса, permitieron estudiar defectos individuales.
Resulta que este sensor es tan pequeño que puede colocarse en la punta de una fibra óptica: se obtiene un detector del grosor de un cabello, capaz de mirar dentro de un microchip en funcionamiento o en el interior de una célula viva. A diferencia de dispositivos similares basados en углерода (diamantes), el nitruro de boro es barato y fácil de procesar. La tecnología abre el camino a instrumentos multifuncionales asequibles, donde la спектроскопия y la фотометрия se combinan con el análisis del magnetismo.
🎯 Los defectos individuales en nitruro de boro se pueden fijar en la punta de una fibra óptica: se obtiene un termómetro-magnetómetro del grosor de un cabello humano.
🎬 Este sensor es casi un tricorder de Star Trek: un dispositivo minúsculo que mide temperatura y campo magnético a la vez.