Посмотрите на гироскоп ядерного магнитного резонанса на основе алмаза

Физик Андрей Ярмола вместе с коллегами из США и Германии продемонстрировал датчик вращения на основе ядерных спинов азота-14. Об этом рассказывается в работе, опубликованной в журнале Science Advances.

В исследовании физиков говорится о центрах окраски в алмазе — точечных дефектах в прозрачных диэлектриках (кристаллах и стёклах), поглощающих оптическое излучение вне области собственного поглощения.

Центры окраски вакансий азота образованы примесями азота, которые находятся рядом с отсутствующим углеродом в алмазе. Датчик использует оптическую поляризацию и считывание ядер, а также протокол двухквантового радиочастотного импульса для отслеживания прецессии ядерных спинов у азота-14.

Напомним, что датчики вращения или гироскопы обычно используются для навигации, в том числе в автомобилях. В коммерческом плане сегодня активно применяют механические гироскопы и микроэлектромеханические системы, новые методы также включают гироскопы ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Эти датчики могут превзойти коммерческие устройства в течение следующего десятилетия из-за своей точности, надежности и миниатюризации.

Гироскопы с ядерным спином основаны на центрах окраски азот-вакансия (NV) в алмазе и являются аналогами устройств ЯМР на основе паров, способных работать в более широком диапазоне условий окружающей среды. Алмазный датчик может функционировать как мультисенсор, сообщающий о магнитном поле, температуре и деформации, одновременно выступая в качестве эталона частоты. Ярмола с коллегами показал, как алмазный ЯМР-гироскоп напрямую предоставляет информацию о ядерных спиновых состояниях, не требуя точного знания частот спиновых переходов, которые подвержены влиянию окружающей среды. В дальнейшем, благодаря улучшениям, команда ученых намерена создать такое устройство, которое можно будет практически применять для навигации.

В экспериментальной установке команда установила алмазный датчик, зеленый диодный лазер, фотодетектор, а также все оптические компоненты, на вращающейся платформе, регулируемой с помощью специализированной системы. Алмаз поддерживал монокристаллическую пластину толщиной 400 мкм с концентрацией вакансий азота 4 млн-1.

Ученые создавали смещенное магнитное поле с помощью двух самариево-кобальтовых кольцевых магнитов с температурной компенсацией, а также использовали асферическую конденсорную линзу, чтобы осветить алмаз диаметром 50 мкм зеленым лазерным светом мощностью 80 мВт для сбора флуоресценции азотных вакансий. Ученые спектрально отфильтровали флуоресценцию с помощью полосового фильтра и фокусировали его на один из каналов сбалансированного фотоприемника. Затем подавали радиочастотные импульсы для управления ядерным спином с помощью медной проволоки диаметром 160 мкм, помещенной на поверхность алмаза рядом с оптическим фокусом. Чтобы предотвратить окружающие шумы магнитного поля, команда разместила установку, включая алмаз и магниты, внутри магнитных экранов из низкоуглеродистой стали.


Читать далее:

Огромную «черную дыру» нашли посреди Тихого океана. В сети гадают, что это

На Марсе снова обнаружили крупные запасы органики. Ученые ищут следы жизни

Дайверы нашли сокровища легендарного «Острова золота». Артефакты стоят миллионы долларов

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос