Алмазные шпионы подсмотрели за магнитными тайнами при давлении ядра Земли ⚡ экспресс
Развитие квантового зондирования с использованием азотно-вакансионных центров в алмазе для исследования магнитных фазовых переходов, эффекта Мейснера и распределения напряжений при экстремальных давлениях достигло 140 ГПа. Для расширения в мультимегабарный диапазон, необходимый для изучения сверхпроводников, богатых водородом, и эволюции минералов в недрах Земли, созданы неглубокие NV-центры ионной имплантацией с последующим HPHT-отжигом. Это повысило плотность, когерентность и снизило внутренние напряжения. NV-магнитометрия позволила преодолеть 240 ГПа; ограничением стала целостность алмазных наковален диаметром 50 мкм. Продемонстрирован эффект Мейснера и захваченный поток при сверхпроводящем переходе в элементарном титане при рекордном давлении 180 ГПа. Результат закладывает основу для магнитометрии высокого давления при поиске квантовых явлений в ранее недостижимых условиях.
В алмаз можно встроить «шпиона». Достаточно заменить атом углерода на азот — получится дефект, который реагирует на магнитное поле и подает световой сигнал.
Но обычные шпионы не выдерживают колоссального давления. Ученые изобрели закалку: после внедрения азота алмаз обжигают при экстремальных температуре и давлении. Это укрепляет дефекты, и они работают даже при 240 гигапаскалях — таком давлении, что сам алмаз начинает течь, если не подготовлен. Любопытно, что шпионы находятся прямо в алмазной наковальне, которая и создает это давление.
Раньше изучать магнитные свойства материалов при таком давлении было невозможно. Теперь шпионы помогут раскрыть секреты сверхпроводников, работающих без охлаждения. Например, водород при высоком давлении способен стать идеальным проводником, но его магнитные тайны еще предстоит подсмотреть.
🎯 240 гигапаскалей — это давление, при котором грузовой поезд давит на ноготь мизинца. Даже алмазу необходима закалка, чтобы уцелеть в такой давке.