Fysikernas studie talar om färgcentra i diamant - punktdefekter i transparent dielektrik
Kväve vakans färgcentra bildasföroreningar av kväve, som är bredvid det frånvarande kolet i diamanten. Sensorn använder optisk polarisation och nukleär avläsning, såväl som ett tvåkvantradiofrekvenspulsprotokoll för att spåra kärnspinnprecessionen av kväve-14.
Kom ihåg att rotationssensorer eller gyroskopanvänds ofta för navigering, även i bilar. I kommersiella termer används idag aktivt mekaniska gyroskop och mikroelektromekaniska system, nya metoder inkluderar även kärnmagnetisk resonans (NMR) gyroskop. Dessa sensorer har potential att överträffa kommersiella enheter under det kommande decenniet på grund av deras noggrannhet, tillförlitlighet och miniatyrisering.
Kärnspinngyroskop är baserade på centrafärger av kvävevakans (NV) i diamant och är analoga med ångbaserade NMR-enheter som kan fungera i ett bredare spektrum av miljöförhållanden. Diamantsensorn kan fungera som en multisensor, rapportera magnetfält, temperatur och spänning, samtidigt som den fungerar som en frekvensreferens. Yarmola och kollegor visade hur ett diamant-NMR-gyroskop direkt ger information om kärnspinntillstånd utan att kräva exakt kunskap om frekvenserna av spinnövergångar som påverkas av miljön. I framtiden, tack vare förbättringar, avser teamet av forskare att skapa en sådan enhet som praktiskt taget kan användas för navigering.
I experimentupplägget installerade teametdiamantsensor, grön diodlaser, fotodetektor, samt alla optiska komponenter, på en roterande plattform, justerbar med hjälp av ett specialiserat system. Diamanten stödde en 400 µm tjock enkristallskiva med en kvävevakanskoncentration av 4 ppm.
Forskare har skapat ett partiskt magnetfält medmed två temperaturkompenserade samarium-koboltringmagneter och en asfärisk kondensorlins användes för att belysa en 50 μm diamant med 80 mW grönt laserljus för att samla in fluorescensen av kvävevakanser. Forskarna spektralfiltrerade fluorescensen med ett bandpassfilter och fokuserade den på en av kanalerna i en balanserad fotodetektor. Sedan applicerades radiofrekvenspulser för att kontrollera kärnsnurret med hjälp av en koppartråd med en diameter av 160 μm, placerad på diamantytan nära det optiska fokuset. För att förhindra omgivande magnetfältsljud placerade teamet riggen, inklusive diamant och magneter, inuti magnetiska sköldar av lågkolstål.
Läs mer:
Ett enormt "svart hål" hittades mitt i Stilla havet. Nätverket undrar vad det är
Stora reserver av organiskt material upptäcktes återigen på Mars. Forskare letar efter spår av liv
Dykare har hittat skatterna i den legendariska "Guldön". Artefakter kostar miljontals dollar