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
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука