|
, 28 januari 2020 09:02 Kwantumsensoren zien materialen transformeren onder drukSinds hun uitvinding meer dan 60 jaar geleden, hebben diamanten aambeeldcellen het voor wetenschappers mogelijk gemaakt om extreme fenomenen na te bootsen - zoals de verpletterende druk diep in de aardmantel - of om chemische reacties mogelijk te maken die alleen door intense druk kunnen worden veroorzaakt. Allemaal binnenin de grenzen van een laboratoriumapparaat dat ze veilig in de palm van hun hand kunt houden.
Nu heeft een team van wetenschappers onder leiding van Berkeley Lab en UC Berkeley, met steun van de NPQC, een oplossing bedacht: door natuurlijke atoomfouten in de diamanten aambeelden in kleine kwantumsensoren te veranderen, hebben de wetenschappers een hulpmiddel ontwikkeld dat opent de deur naar een breed scala aan experimenten die niet toegankelijk zijn voor conventionele sensoren. Hun bevindingen, die werden gerapporteerd in het tijdschrift Science, hebben implicaties voor een nieuwe generatie slimme designermaterialen, evenals de synthese van nieuwe chemische verbindingen, met atomaire nauwkeurigheid afgestemd door druk. Eerste tests
Na het genereren van een laag NV-centrumsensoren van enkele honderden atomen dik in tien-karaats diamanten testten de onderzoekers het vermogen van de NV-sensoren om de hogedrukkamer van de diamanten aambeeldcel te meten. De sensoren gloeien rood op wanneer ze aangeraakt worden met laserlicht; door de helderheid van deze fluorescentie te onderzoeken, konden de onderzoekers zien hoe de sensoren reageerden op kleine veranderingen in hun omgeving. Vervolgonderzoek: supergeleidende hybridenNu ze hebben aangetoond hoe NV-centra in diamanten aambeeldcellen kunnen worden gebouwd, zijn de onderzoekers van plan hun apparaat te gebruiken om het magnetische gedrag van supergeleidende hydriden te onderzoeken - materialen die elektriciteit zonder verlies bij kamertemperatuur onder hoge druk geleiden, wat een revolutie teweeg zou kunnen brengen in hoe energie wordt opgeslagen en overgedragen. Foto's: Links gloeien natuurlijke diamanten onder ultraviolet licht vanwege hun verschillende stikstof-vacature (NV) centers. Rechts een schematische voorstelling van de diamanten aambeelden in actie, met NV-centers in het onderste aambeeld. De NV-sensoren gloeien een briljante rode tint wanneer ze worden aangeraakt met laserlicht. Door de helderheid van deze fluorescentie te onderzoeken, konden de onderzoekers zien hoe de sensoren reageerden op kleine veranderingen in hun omgeving. Beeld: Norman Yao / Berkeley Lab; Ella Marushchenko © Aandrijvenenbesturen.nl |