Физики из Кембриджского университета сообщили о значительном достижении в области квантовых технологий. Учёные продемонстрировали возможность использования спиновых дефектов в гексагональном нитриде бора для создания наномасштабных сенсоров, способных работать при комнатной температуре и фиксировать векторные магнитные поля с высокой точностью.
Новый датчик обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими квантовыми сенсорами, построенными на основе NV-центров в алмазе. В отличие от них, разработка кембриджских исследователей обеспечивает многосевую чувствительность и более широкий динамический диапазон, устраняя ключевые ограничения алмазных аналогов.
Гексагональный нитрид бора — двумерный материал, толщина которого может достигать всего нескольких атомов. Его атомные дефекты обладают уникальными оптическими свойствами, что делает их подходящими для использования в технологии оптически детектируемого магнитного резонанса. Благодаря этому удалось зафиксировать изменения свечения материала под воздействием локальных магнитных полей.
Ключевым преимуществом разработки стала её атомарная толщина, позволяющая расположить сенсор максимально близко к изучаемому объекту. Это обеспечивает недостижимое ранее пространственное разрешение — вплоть до визуализации магнитных свойств на уровне отдельных атомов.
Исследование показало, что высокая чувствительность датчика обусловлена низкой симметрией дефектов в кристаллической решётке и их эффективным взаимодействием с магнитным полем. Такая система даёт возможность наблюдать токи, локальную намагниченность и другие магнитные явления в материалах с высокой точностью.
Разработка была реализована международной группой специалистов и открывает перспективы для создания новых типов квантовых устройств, в том числе для фундаментальных исследований в области физики твёрдого тела и нанотехнологий.