Американские ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали квантовые сенсоры на основе кристаллизованных листов нитрида бора. Они сохраняют работоспособность при давлении, которое в десятки тысяч раз превышает атмосферное. Об этом стало известно из результатов исследования, опубликованного в журнале Nature Communications.
Ученые разработали сенсоры с помощью нейтронного излучения, которое выбивает атомы бора из тончайших листов нитрида бора. В образовавшиеся пустоты попадают электроны, и их спин меняется в зависимости от магнитного поля, давления, температуры и свойств материала. Такая чувствительность позволяет получать данные на квантовом уровне.
Ранее подобные сенсоры изготавливали на основе алмазов, однако их трехмерная структура не позволяла разместить датчики близко к образцам. В отличие от них, листы нитрида бора толщиной менее 100 нм располагают сенсор на расстоянии менее 1 нм от исследуемого материала.
Для экспериментов под высоким давлением ученые использовали алмазные наковальни — две плоские алмазные поверхности шириной около 400 мкм, которые сжимают образец в специальной камере.
Для измерения материалов под высоким давлением необходимо поместить их на платформу, которая не разрушится. Самый простой способ создать высокое давление — приложить большую силу к очень маленькой площади.
Как показали первые испытания, новые сенсоры фиксируют малейшие изменения магнитного поля в двумерных материалах. По словам ученых, следующим этапом станут исследования образцов горных пород, аналогичных тем, которые находятся в условиях давления в земном ядре.
Специалисты также рассчитывают, что технология поможет в исследованиях сверхпроводимости. Сейчас сверхпроводники работают лишь при сверхвысоких давлениях и низких температурах, а заявления о материалах с «комнатной» сверхпроводимостью вызывают споры.
Ранее Наука Mail писала, что российские ученые предложили материалы для малогабаритных энергогенераторов.
