새로운 영역을 명확하게 바라보는 연구원들은 차세대 양자 현미경의 프로토타입을 제작했습니다. 날짜: 

[아름이]

새로운 영역을 명확하게 바라보는 연구원들은 차세대 양자 현미경의 프로토타입을 제작했습니다.
날짜:
2022년 11월 7일
원천:
시드니 공과대학교
요약:
양자 기술의 발전으로 전류를 볼 수 있고, 변동하는 자기장을 감지하고, 표면의 단일 분자도 볼 수 있는 새로운 현미경 방식이 가능해지고 있습니다. 고해상도 감도를 나타내는 그러한 현미경의 프로토타입은 호주 연구팀에 의해 개발되었습니다.

양자 컴퓨팅은 원자 및 아원자 수준에서 물질과 에너지의 거동을 기반으로 하는 개발 기술 중 가장 큰 관심을 끄는 항목으로 보이지만, 또 다른 방향은 과학 연구 자체의 새로운 문을 열 것이라고 약속하는 양자 현미경입니다.

양자 기술의 발전으로 전류를 볼 수 있고, 변동하는 자기장을 감지하고, 표면의 단일 분자도 볼 수 있는 새로운 현미경 방식이 가능해지고 있습니다.

고해상도 감도를 나타내는 그러한 현미경의 프로토타입은 시드니 공과 대학의 Igor Aharonovich 교수와 RMIT 대학의 Jean-Philippe Tetienne 박사가 이끄는 호주 연구팀에 의해 개발되었습니다. 이 팀의 연구 결과는 이제 Nature Physics에 게재되었습니다.

양자 현미경은 원자 불순물을 기반으로 하며, 레이저 조명 후 자기장, 전기장 또는 결함에 근접한 화학적 환경과 같은 흥미로운 물리량과 직접적으로 관련될 수 있는 빛을 방출합니다.

Aharonovich 교수는 새로운 접근 방식의 독창성은 양자 감지에 자주 사용되는 부피가 큰 결정과 달리 연구팀이 육각형 질화붕소(hBN)라고 불리는 원자적으로 얇은 층을 활용했다는 점이라고 말했습니다.

Aharonovich 교수는 "강하게 결합된 2차원 층으로 구성된 이 van der Waals 재료는 매우 얇게 만들 수 있고 임의로 거친 표면에 순응할 수 있어 고해상도 감도를 가능하게 한다"고 말했다.

Tetienne 박사는 "이러한 특성으로 인해 '양자 활성' hBN 포일을 사용하여 양자 현미경을 수행할 수 있다는 아이디어를 얻었습니다. 이는 본질적으로 양자 센서 어레이를 사용하여 민감한 양의 공간 맵을 생성하는 이미징 기술입니다."라고 Tetienne 박사는 말했습니다. .

"지금까지 양자 현미경은 부피가 큰 3차원 센서를 사용하는 고유의 인터페이스 문제로 인해 공간 해상도와 적용 유연성이 제한되었습니다. 대신 반 데르 발스 센서를 활용하여 양자 현미경의 유용성을 다음 분야로 확장하기를 희망합니다. 이전에는 접근할 수 없었던 경기장입니다."

프로토타입의 기능을 테스트하기 위해 팀은 상온 바로 위의 임계 온도를 갖는 반 데르 발스 강자성인 CrTe2 플레이크인 기술적으로 관련된 자성 재료에 대해 양자 감지를 수행했습니다.

hBN 기반 양자 현미경은 강자성체의 자기 영역을 센서에 나노 크기로 근접하게 그리고 주변 조건에서 이미지화할 수 있었습니다. 이는 현재까지 불가능하다고 여겨졌던 것입니다.

또한 hBN 결함의 고유한 특성을 활용하여 동시 온도 맵을 기록하여 현미경을 사용하여 두 양 사이의 상관 이미징을 수행할 수 있음을 확인했습니다.

Nature Physics 논문 의 주 저자 인 박사 과정 학생 Alex Healey(Melbourne 대학)와 Sam Scholten(Melbourne 대학), 초기 경력 연구원인 Tieshan Yang(UTS)은 센서의 반 데르 발스(van der Waals) 특성이 이중 감지를 가능하게 했다고 말했습니다. 자기 특성과 온도.

"매우 얇기 때문에 많은 열이 이를 통해 발산할 수 없으며 존재하는 온도 분포는 센서가 없는 것과 동일합니다."라고 그들은 말했습니다. "실험적인 성가심으로 시작된 것이 결국 현재 대안 중에서 고유한 우리 현미경의 기능에 대한 힌트가 되었습니다."

UTS의 선임 연구원인 메흐란 키아니니아(Mehran Kianinia) 박사는 "이 새로운 세대의 양자 현미경에는 엄청난 잠재력이 있습니다. "실온에서 작동할 수 있을 뿐만 아니라 온도, 전기장 및 자기장에 대한 동시 정보를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 hBN이 매우 단단한 재료이기 때문에 나노 스케일 장치에 매끄럽게 통합되고 매우 가혹한 환경을 견딜 수 있습니다.

"주요 미래 응용 분야에는 화학 반응을 연구하고 분자 기원을 식별하는 데 사용할 수 있는 고해상도 MRI(자기 공명 영상) 및 NMR(핵 자기 공명)과 원격 감지 및 영상화가 필요한 우주, 국방 및 농업 분야의 응용 프로그램이 포함됩니다. 

출처 : https://www.sciencedaily.com/