Un diminuto cristal mide temperatura y campo magnético a la vez ⚡ экспресс
Los científicos utilizaron emisores cuánticos individuales en nitruro de boro hexagonal (hBN) —un material bidimensional— para medir simultáneamente temperatura y campo magnético. La temperatura se determina por el desplazamiento de la frecuencia de emisión (línea de fonón cero), y el campo magnético mediante resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR), y estos canales son independientes. Se demostró la medición local de la temperatura de un microchip en funcionamiento con control simultáneo del campo magnético externo. Esto convierte al hBN en una plataforma prometedora para la detección cuántica multifuncional, como una nanoherramienta multiusos.
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.