Алмаз слышит магнитное поле за один миг экспресс
Крошечный дефект в кристалле алмаза работает как чувствительная антенна. Если рядом колеблется магнитное поле, этот дефект — азотная вакансия — откликается свечением. Раньше, чтобы услышать сигнал, приходилось накапливать много повторных измерений, как будто слушать шёпот, прижав ухо к двери. Теперь достаточно одного короткого «взгляда».
Авторы работы показали, что сила и фаза переменного магнитного поля с частотой 4 мегагерца извлекаются всего из двух последовательных измерений. Точность при этом — 78 нанотесла по амплитуде и 63 миллирадиана по фазе, а временное разрешение — 320 микросекунд. Для сравнения: 78 нанотесла — это примерно в сто тысяч раз слабее магнитного поля Земли.
Учёные также проверили, что происходит, когда частота пробного сигнала не совпадает с частотой поля, и как ведёт себя метод в сильных полях. Ошибки при этом можно заранее оценить. Более того, протокол позволяет менять частоту пробного сигнала прямо во время эксперимента — как настройка радиоприёмника на лету.
Такой подход приближает использование алмазных датчиков к наблюдению быстрых магнитных процессов в реальном времени: от работы нейронов до вихрей в сверхпроводниках. Один алмаз, одно измерение — и мгновенный снимок невидимого.
Азотно-вакансионный центр в алмазе настолько чувствителен, что может детектировать магнитное поле одного электрона на расстоянии нескольких нанометров.