Cảm biến lượng tử siêu mỏng chịu được áp suất gấp 30.000 lần áp suất không khí

Các nhà vật lý tại Đại học Washington ở St. Louis đã phát triển cảm biến lượng tử siêu mỏng làm từ nitrua bo kết tinh có khả năng đo áp suất và từ tính dưới áp lực vượt quá 30.000 lần áp suất khí quyển. Những cảm biến này tận dụng các vị trí trống được tạo ra bởi chùm tia neutron làm bật các nguyên tử bo ra khỏi các tấm nitrua bo, giữ lại các electron có trạng thái spin lượng tử thay đổi theo phản ứng với từ trường cục bộ, áp suất hoặc nhiệt độ. Khác với các cảm biến lượng tử dựa trên kim cương trước đây, các cảm biến nitrua bo hai chiều này có độ dày dưới 100 nanomet, cho phép chúng được đặt cực gần—chỉ trong phạm vi một nanomet—với vật liệu đang nghiên cứu, nâng cao độ chính xác đo đạc trong các điều kiện khắc nghiệt. Để tạo ra áp lực cao như vậy, nhóm nghiên cứu sử dụng các đe kim cương—bề mặt phẳng nhỏ, bền chắc rộng khoảng 400 micromet—để nén mẫu vật liệu. Các thử nghiệm ban đầu đã chứng minh khả năng của cảm biến trong việc phát hiện những thay đổi từ tính tinh vi trong các nam châm hai chiều. Kế hoạch tương lai bao gồm nghiên cứu các vật liệu từ môi trường áp suất cao như lõi Trái Đất nhằm hiểu rõ hơn các hiện tượng địa chất.