物理学者の研究は、ダイヤモンドのカラーセンター - 透明誘電体の点欠陥について語っています
窒素空孔カラーセンターが形成されますダイヤモンドに存在しない炭素の隣にある窒素の不純物。センサーは、光偏光と核の読み出し、および2量子無線周波数パルスプロトコルを使用して、窒素14の核スピン歳差運動を追跡します。
回転センサーまたはジャイロスコープを思い出してください車を含むナビゲーションに一般的に使用されます。商業的には、機械式ジャイロスコープと微小電気機械式システムが今日活発に使用されており、新しい方法には核磁気共鳴（NMR）ジャイロスコープも含まれています。これらのセンサーは、その精度、信頼性、および小型化により、今後10年間で商用デバイスを上回る可能性があります。
核スピンジャイロスコープはセンターに基づいていますダイヤモンドの窒素空孔（NV）の色は、より広い範囲の環境条件で動作できる蒸気ベースのNMRデバイスに類似しています。ダイヤモンドセンサーはマルチセンサーとして機能し、磁場、温度、ひずみを報告すると同時に、周波数基準として機能します。 Yarmolaらは、ダイヤモンドNMRジャイロスコープが、環境の影響を受けるスピン遷移の周波数に関する正確な知識を必要とせずに、核スピン状態に関する情報を直接提供する方法を示しました。将来的には、改良のおかげで、科学者のチームは、実際にナビゲーションに使用できるようなデバイスを作成する予定です。
実験セットアップでは、チームは次のようにインストールしました。ダイヤモンド センサー、緑色ダイオード レーザー、光検出器、およびすべての光学コンポーネントは回転プラットフォーム上にあり、専用システムを使用して調整できます。ダイヤモンドは、窒素空孔濃度が 4 ppm の厚さ 400 μm の単結晶ウェーハを支持しました。
科学者は次のように変位した磁場を作成しました2つの温度補償されたサマリウムコバルトリング磁石を使用し、非球面コンデンサーレンズを使用して50μmのダイヤモンドを80 mWの緑色レーザー光で照射し、窒素空孔の蛍光を収集しました。科学者は、バンドパスフィルターを使用して蛍光をスペクトルフィルター処理し、バランスの取れた光検出器のチャネルの1つに焦点を合わせました。次に、高周波パルスを適用して、光学焦点の近くのダイヤモンドの表面に配置された直径160μmの銅線を使用して核スピンを制御した。周囲の磁場ノイズを防ぐために、チームはダイヤモンドと磁石を含むリグを低炭素鋼の磁気シールドの内側に配置しました。
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