یک حسگر کوانتومی برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی در مقیاس اتمی

خلاصه خبر:

محققان Forschungszentrum Jülich آلمان و مرکز IBS کره برای نانو علوم کوانتومی (QNS) یک حسگر کوانتومی انقلابی ساخته‌اند که می‌تواند کوچک‌ترین میدان‌های مغناطیسی را شناسایی کرده و ساختارهای اتمی را با دقت بی‌سابقه‌ای ترسیم کند. این حسگر پیشگامانه به وضوح فضایی یک دهم آنگستروم می رسد و تصاویری قابل مقایسه با فناوری MRI ارائه می دهد. با اتصال اتم های آهن و مولکول های PTCDA (3،4،9،10-پریلن تترا کربوکسیلیک دیان هیدرید) به نوک میکروسکوپ تونل زنی روبشی(STM)، تیم می تواند میدان های دوقطبی مغناطیسی و الکتریکی ضعیف را در سطح اتمی اندازه گیری کند. این پیشرفت از تکنیک‌های حجیم قبلی پیشی می‌گیرد و امکان مطالعات دقیق مواد کوانتومی، طراحی کاتالیزور و سیستم‌های مولکولی در بیوشیمی را فراهم می‌کند. توسعه موفقیت‌آمیز این حسگر نقطه عطف مهمی در فناوری کوانتومی است.

توضیحات تکمیلی:

یک تلاش مشترک تحقیقاتی بین Forschungszentrum Jülich آلمان و مرکز IBS کره برای نانو علوم کوانتومی (QNS) منجر به ایجاد یک حسگر کوانتومی نوآورانه شده است که قادر به تشخیص کوچکترین میدان های مغناطیسی و نقشه برداری ساختارهای اتمی با دقت بی سابقه ای است. این حسگر پیشگام، که توسط نویسنده اصلی، دکتر تانر اسات، به عنوان یک "تغییر دهنده بازی" توصیف شده است، به وضوح فضایی تا یک دهم آنگستروم می رسد و امکان تصویربرداری دقیق از مواد مشابه فناوری MRI را فراهم می کند.

این حسگر از یک مولکول واحد، به ویژه ترکیبی از اتم‌های آهن و PTCDA (3،4،9،10-پریلن تتراکربوکسیلیک دی‌ان‌هیدرید)، متصل به نوک یک میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) استفاده می‌کند. این طراحی منحصربه‌فرد امکان تشخیص میدان‌های دوقطبی مغناطیسی و الکتریکی ضعیف را از اتم‌های منفرد فراهم می‌کند و پیشرفت قابل‌توجهی را نسبت به تکنیک‌های حجیم قبلی که با وضوح اتمی مشکل داشتند، نشان می‌دهد.

دکتر دیمیتری بورودین از QNS بر اهمیت استفاده از اجسام کوانتومی مهندسی شده برای کاوش موثر خواص بنیادی اتمی تاکید کرد. کاربردهای بالقوه این فناوری بسیار گسترده است و نویدبخش افزایش تحقیقات در مواد کوانتومی، طراحی کاتالیزور و بیوشیمی است که دانشمندان را قادر می سازد تا مواد را در سطح اتمی مطالعه کنند.

به طور کلی، این پیشرفت نشان دهنده یک نقطه عطف مهم در فناوری کوانتومی است که راه های جدیدی را برای تحقیق و نوآوری در رشته های مختلف علمی باز می کند.

منبع

Esat, T., Borodin, D., Oh, J. et al. A quantum sensor for atomic-scale electric and magnetic fields. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01724-z

https://thequantuminsider.com/2024/08/05/researchers-develop-quantum-sensor-for-detecting-atomic-scale-magnetic-fields-paving-way-for-mri-like-tool-for-quantum-materials/