Lo studio dei fisici parla di centri di colore nei difetti a punta di diamante nei dielettrici trasparenti
Si formano i centri colore liberi di azotoimpurità di azoto, che sono accanto al carbonio assente nel diamante. Il sensore utilizza la polarizzazione ottica e la lettura nucleare, nonché un protocollo di impulsi a radiofrequenza a due quantici per tracciare la precessione di spin nucleare dell'azoto-14.
Ricordiamo che sensori di rotazione o giroscopicomunemente usato per la navigazione, anche in auto. In termini commerciali, oggi vengono utilizzati attivamente giroscopi meccanici e sistemi microelettromeccanici, i nuovi metodi includono anche giroscopi a risonanza magnetica nucleare (NMR). Questi sensori hanno il potenziale per superare i dispositivi commerciali nel prossimo decennio grazie alla loro precisione, affidabilità e miniaturizzazione.
I giroscopi a spin nucleare sono basati su centricolori della vacanza di azoto (NV) nel diamante e sono analoghi ai dispositivi NMR a base di vapore in grado di funzionare in una gamma più ampia di condizioni ambientali. Il sensore a diamante può funzionare come multisensore, segnalando campo magnetico, temperatura e deformazione, fungendo contemporaneamente da riferimento di frequenza. Yarmola e colleghi hanno mostrato come un giroscopio NMR a diamante fornisca direttamente informazioni sugli stati di spin nucleare senza richiedere una conoscenza precisa delle frequenze delle transizioni di spin che sono influenzate dall'ambiente. In futuro, grazie ai miglioramenti, il team di scienziati intende creare un dispositivo del genere che possa essere praticamente utilizzato per la navigazione.
Nella configurazione sperimentale, il team ha installatosensore diamante, laser a diodo verde, fotorilevatore, nonché tutti i componenti ottici, su una piattaforma rotante, regolabile mediante un sistema specializzato. Il diamante supportava un wafer monocristallino spesso 400 µm con una concentrazione di posti vacanti di azoto di 4 ppm.
Gli scienziati hanno creato un campo magnetico spostato conutilizzando due magneti ad anello in samario-cobalto con compensazione della temperatura e una lente a condensatore asferica è stata utilizzata per illuminare un diamante da 50 μm con luce laser verde da 80 mW per raccogliere la fluorescenza delle vacanze di azoto. Gli scienziati hanno filtrato spettralmente la fluorescenza utilizzando un filtro passa-banda e l'hanno concentrata su uno dei canali di un fotorilevatore bilanciato. Quindi, sono stati applicati impulsi a radiofrequenza per controllare lo spin nucleare utilizzando un filo di rame con un diametro di 160 μm, posto sulla superficie del diamante vicino al fuoco ottico. Per prevenire il rumore del campo magnetico ambientale, il team ha posizionato l'attrezzatura, inclusi diamanti e magneti, all'interno di scudi magnetici in acciaio a basso tenore di carbonio.
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