Lämpötilamittauksia spinillä

30.08.2013

Typpivakanssi on vika timantin atomirakenteessa, jossa yksi timantin hiiliatomi on korvautunut typpiatomilla jolloin viereinen paikka jää auki ja sen ympärille jää vapaita elektroneja.

Tällaisen vikakohdan ympärillä olevien elektronien spinien lomittuminen on monen tutkijaporukan mielenkiinnon kohteena, tavoitteena kun on tehdä siitä kvanttitietokoneen perusyksikkö eli kubitti.

Tutkimukset ovat kuitenkin tuottaneet monia muitakin mielenkiintoisia löytöjä.

Viime vuosina vikakohtien spinit ovat nousseet myös lupaavaksi ehdokkaaksi nanomittakaavan magneetti- ja sähkökenttien aistijaksi huoneenlämmössä.

Äskettäin UC Santa Barbaran tutkijaryhmä onnistui kehittämään protokollia, joilla hallita vikakohdan kvanttitilaa valolla huoneen lämpötilassa elektroniikan tai mikroaaltojen sijasta.

Tutkimusryhmän Chigacon yliopiston tutkijat kehittivät aiheesta edelleen lämpömittarin, joka perustuen spinistä riippuvaan fotoluminenssiin timantin typpivakanssikeskuksessa.

Tutkimusryhmän vetäjä David Awschalom näkee nyt mahdollisuuden kehittää kvanttifysiikkaan perustuvan monitoimisen anturin. "Samalla anturilla voisi mitata magneetti- ja sähkökenttiä ja nyt myös lämpötilaa, kaikki samalla anturilla samassa paikassa suunnilleen samaan aikaan", toteaa Awschalom.

Lämpötilan mittaus fluoresenssin avulla on jo vakiintunut tekniikka millimetrien skaalassa mutta nyt päästäisiin nanomittoihin. Tällaisen atomitason rakenteen voisi sisällyttää timantin nanohiukkaseen, jolloin sitä voisi käyttää lämpömittarina esimerkiksi elävissä soluissa tai mikrofluidistiikan piireissä.

Kokeissaan tutkijat selvittivät, että hiukkasen spin voi toimia lämpömittarina laajalla lämpötila-alueella, huoneen lämpötilasta aina 500 Kelviniin (noin 21-227 astetta Celsiusta), resoluution ollessa 0,1 Kelviniä.

27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut
16.03.2024Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä

Siirry arkistoon »