Raziskovalci odkrivajo povezavo med jakostjo magnetnega polja in temperaturo

Humans Need Not Apply (Junij 2019).

Anonim

Raziskovalci so pred kratkim odkrili, da je moč magnetnega polja, potrebnega za pridobivanje določenega kvantno mehanskega procesa, kot je fotoluminiscenca, in sposobnost nadzora stanja spina z elektromagnetnimi (EM) polji, ustreza temperaturi materiala. Na podlagi te ugotovitve lahko znanstveniki določijo temperaturo vzorca na ločljivost enega kubičnega mikrona z merjenjem jakosti polja, na kateri se pojavi ta učinek. Temperaturno zaznavanje je sestavni del večine industrijskih, elektronskih in kemičnih procesov, zato bi lahko večja prostorska ločljivost koristila komercialnim in znanstvenim prizadevanjem. Ekipa poroča o svojih ugotovitvah v napredku AIP.

V diamantih lahko atomi dušika nadomestijo atome ogljika; ko se to zgodi ob prostih delovnih mestih v kristalni rešetki, proizvaja uporabne kvantne lastnosti. Ta prosta delovna mesta so lahko negativna ali nevtralna. Negativno napolnjeni prostori so tudi fotoluminiscenčni in proizvedejo zaznaven sijaj, če so izpostavljeni določenim valovnim dolžinam svetlobe. Raziskovalci lahko uporabijo magnetno polje za manipulacijo vrtljajev elektronov v prostih delovnih mestih, kar spremeni intenziteto fotoluminiscence.

Ekipa ruskih in nemških raziskovalcev je ustvarila sistem, ki meri meritve temperature in magnetnih polj z zelo majhnimi resolucijami. Znanstveniki so proizvedli kristale silicijevega karbida z prostimi mesti, podobnimi mestom, v katerih se nahajajo diamanti. Potem so silicijevim karbidom izpostavili infrardečo lasersko svetlobo v prisotnosti konstantnega magnetnega polja in zabeležili nastalo fotoluminiscenco.

Močnejša magnetna polja olajšajo elektronom v teh prostih mestih za prenos med energijskimi centrifugami. Na določeni poljski jakosti se delež elektronov s spinom 3/2 hitro spremeni v procesu, ki se imenuje premešanje. Svetlost fotoluminiscence je odvisna od deleža elektronov v različnih spinih, zato bi raziskovalci lahko merili moč magnetnega polja s spremljanjem spremembe svetlosti.

Poleg tega se luminescenca nenadoma spremeni, ko se elektroni v teh prostih delovnih mestah podvržejo navzkrižni sprostitvi, procesu, kjer en vzbujan kvantni sistem deli energijo z drugim sistemom v svojem osnovnem stanju in tako vmesni državi. Moč polja, ki je potrebna za navzkrižno sprostitev, je neposredno vezana na temperaturo materiala. Z različno močjo polja in snemanjem, ko se je fotoluminiscenca nenadoma spremenila, so lahko znanstveniki izračunali temperaturo območja kristala v preiskavi. Ekipa je bila presenečena, ko je ugotovila, da so kvantni učinki ostali celo pri sobni temperaturi.

"Ta študija nam omogoča izdelavo senzorjev temperature in magnetnega polja v eni napravi, " je povedal Andrey Anisimov iz fizično-tehničnega inštituta Ioffe Ruske akademije znanosti in eden od avtorjev članka. Poleg tega se lahko senzorji miniaturizirajo do 100 nanometrov, kar bi omogočilo njihovo uporabo v vesoljski industriji, geofizikalnih opazovanjih in celo bioloških sistemih. "Za razliko od diamanta je silicijev karbid že na razpolago polprevodniški material, iz njega pa so že izdelane diode in tranzistorji", je dejal Anisimov.

menu
menu