Deimantiniai dulkskai leidžia rasti pigius, didelio efektyvumo magnetinius laukus

Anonim

"UC Berkeley" inžinieriai sukūrė prietaisą, kuris smarkiai sumažina energiją, reikalingą magnetinių laukų detektoriams įjungti, ir tai gali pakeisti mūsų magnetinius laukus, kurie plūsta per mūsų elektroniką, mūsų planetą ir net mūsų kūnus.

"Šiuo metu geriausi magnetiniai jutikliai yra dideli, veikia tik esant ekstremalioms temperatūroms ir gali kainuoti dešimtis tūkstančių dolerių", - sakė Dominikas Labanowskis, kuris padėjo sukurti prietaisą, pagamintą iš azoto įleidžiamų deimantų, kaip postdoktoriaus mokslininko Elektrotechnikos ir informatikos katedroje. "Mūsų jutikliai gali pakeisti tuos sudėtingesnius daviklius daugelyje programų, nuo navigacijos iki medicininės vizualizacijos iki gamtinių išteklių tyrimo".

Kiekvieną kartą, kai deimantinis jutiklis įvertina magnetinį lauką, iš pradžių jis turi būti išblukęs nuo 1 iki 10 vatų mikrobangų spindulių, kad jie būtų jautrūs magnetiniams laukams, o tai yra pakankamai galios, kad ištirptų elektroninius komponentus. Mokslininkai atrado naują būdą sužadinti mažus deimantus su mikrobangų krosnelėmis, naudojant 1000 kartų mažiau energijos, todėl būtų įmanoma sukurti magnetinio jutiklių įtaisus, kurie gali tilpti į elektroniką, kaip mobilieji telefonai.

Šį darbą vadovavo Sayeef Salahuddin laboratorija UC Berkeley bendradarbiaujant su tyrėjais iš Ohajo valstybinio universiteto. Komanda praneša apie savo prietaisą 2009 m. Rugpjūčio 7 d. Žurnale " Science Advances" .

Defektuoti deimantai

Bombarduojant deimantą su azoto dujomis gali išmesti kai kuriuos itin tvarkomus anglies atomus, pakeičiant juos azoto atomais. Šie azoto tarpininkai, vadinami azoto laisvosios erdvės (NV) centrais, turi unikalias savybes, kurias gerai supranta mokslininkai.

"Galite naudoti šiuos NV centrus kaip labai galingus jutiklius, tačiau tradiciškai jų taikymas buvo ribotas, nes joms reikia daug skaityti", - sakė Labanowski.

Norint aptikti magnetinius laukus, mokslininkai pirmiausia turi nukentėti NV centrus, kuriuose yra didelio galingumo mikrobangų spinduliuotės, lygus maždaug šimtui savo standartinės mikrobangų galios arba dešimt kartų didesnės nei vidutinio mobiliojo telefono energijos. Tada jie apšviesti NV centrus lazeriu, kurį absorbuoja ir išmeta azoto atomai.

Magnetinio lauko stipris priklauso nuo išmatuoto lazerio šviesos stiprumo: išmatuotos šviesos intensyvumas gali būti naudojamas lauko stipriui išmatuoti

Norėdami sukurti prietaisą, mokslininkai įdėti deimantiniai nanokristalai, kurių sudėtyje yra tūkstančiai NV centrų, atskirai ant filmo, vadinamo multimeriu. Šis naujos rūšies medžiaga gali daug efektyviau perduoti mikrobangų energiją į kristalą.

"Šis metodas dramatiškai sumažina jutiklių energijos suvartojimą ir leidžia juos naudoti realiai pritaikytose srityse", - sakė A. Labanowski.

Vaizdavimas Kūne ir po žeme

Medicininiai magnetinių jutiklių panaudojimo būdai yra magnetoencefalografija, kuri naudoja magnetinius laukus smegenų bangų matavimui arba magnetokardiografijai, kuri naudoja magnetinius laukus širdies funkcijai. Šiuo metu šios mašinos yra mažos patalpos dydis ir gali kainuoti daugiau kaip 3 mln.

"Naudodami mažos galios NV jutiklius, galite įsivaizduoti, kad naudojate kambario dydžio magnetoencefalografijos mašiną ir paversite jį kažkuo panašiu į šalmą, kuris žymiai sumažins dydį ir išlaidas", - sakė A. Labanowski.

Jutikliai taip pat gali būti dedami į lėktuvus ar drones, kad padėtų matuoti retųjų žemių metalus po žeme arba naudoti mobiliuosiuose telefonuose, kad būtų pagerinta navigacija.

Pasak Salahuddino, magnetinio lauko aptikimas yra tik viena "NV" centrų programa. Komanda planuoja patobulinti savo technologijas, kad galėtų naudoti NV centrus ir kitų tipų kvantines sistemas įvairiose srityse.

"Nors mes pabrėžėme magnetinio lauko jutiklį, mūsų darbas galėjo sukelti elektros manipuliavimą kvantinėmis sistemomis apskritai su daug platesnėmis taikymo sritimis, įskaitant kvantinio skaičiavimo, " sakė Salahuddin.

menu
menu