O estudo dos físicos fala sobre centros de cores em diamantes - defeitos pontuais em dielétricos transparentes
Centros de cores de vacância de nitrogênio são formadosimpurezas de nitrogênio, que estão próximas ao carbono ausente no diamante. O sensor usa polarização óptica e leitura nuclear, bem como um protocolo de pulso de radiofrequência de dois quânticos para rastrear a precessão do spin nuclear do nitrogênio-14.
Lembre-se de que sensores de rotação ou giroscópioscomumente usado para navegação, inclusive em carros. Em termos comerciais, giroscópios mecânicos e sistemas microeletromecânicos são usados ativamente hoje, novos métodos também incluem giroscópios de ressonância magnética nuclear (NMR). Esses sensores têm o potencial de superar os dispositivos comerciais na próxima década devido à sua precisão, confiabilidade e miniaturização.
Os giroscópios de spin nuclear são baseados em centroscores de vacância de nitrogênio (NV) no diamante e são análogas aos dispositivos de NMR à base de vapor capazes de operar em uma ampla gama de condições ambientais. O sensor de diamante pode funcionar como um multissensor, informando o campo magnético, a temperatura e a deformação, ao mesmo tempo que serve como uma referência de frequência. Yarmola e colegas mostraram como um giroscópio de NMR de diamante fornece informações diretamente sobre os estados de spin nuclear sem exigir conhecimento preciso das frequências de transições de spin que são influenciadas pelo ambiente. No futuro, graças a melhorias, a equipe de cientistas pretende criar um dispositivo que possa ser usado na prática para navegação.
Na configuração experimental, a equipe instalousensor de diamante, laser de diodo verde, fotodetector, bem como todos os componentes ópticos, em plataforma rotativa, ajustável por sistema especializado. O diamante suportava um wafer de cristal único de 400 µm de espessura com uma concentração de vacância de nitrogênio de 4 ppm.
Os cientistas criaram um campo magnético tendencioso comusando dois ímãs em anel de samário-cobalto com compensação de temperatura e uma lente condensadora asférica foi usada para iluminar um diamante de 50 μm com luz laser verde de 80 mW para coletar a fluorescência de vacâncias de nitrogênio. Os cientistas filtraram espectralmente a fluorescência usando um filtro passa-banda e focalizaram em um dos canais de um fotodetector balanceado. Em seguida, pulsos de radiofrequência foram aplicados para controlar o spin nuclear por meio de um fio de cobre com diâmetro de 160 μm, colocado na superfície do diamante próximo ao foco óptico. Para evitar o ruído do campo magnético ambiente, a equipe colocou a plataforma, incluindo diamante e ímãs, dentro de escudos magnéticos de aço de baixo carbono.
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