Des physiciens créent un magnétomètre ultrasensible Sci.News

Une équipe de scientifiques du Massachusetts Institute of Technology a mis au point un détecteur de champ magnétique ultrasensible qui pourrait conduire à des dispositifs plus petits pour l’imagerie médicale et des matériaux.

La lumière laser pénètre dans un diamant synthétique par une facette de son coin et rebondit à l'intérieur du diamant jusqu'à ce que son énergie soit épuisée ; cela excite les NV qui peuvent être utilisés pour mesurer les champs magnétiques. Crédit image : H. Clevenson / MIT Lincoln Laboratory.

La lumière laser entre dans un diamant synthétique par une facette de son coin et rebondit à l’intérieur du diamant jusqu’à ce que son énergie soit épuisée ; cela excite les NV qui peuvent être utilisés pour mesurer les champs magnétiques. Crédit image : H. Clevenson / MIT Lincoln Laboratory.

Les diamants synthétiques comportant des lacunes d’azote (NV) sont depuis longtemps prometteurs en tant que base de magnétomètres (détecteurs de champ magnétique) efficaces et portables.

Une puce de diamant d’environ 1/20 de la taille d’une ongle de pouce pourrait contenir des trillions de NVs, chacun étant capable d’effectuer sa propre mesure de champ magnétique. Le problème est d’agréger toutes ces mesures.

Pour sonder un NV, il faut le bombarder de lumière laser, qu’il absorbe et réémet. L’intensité de la lumière émise contient des informations sur l’état magnétique de la vacance.

“Dans le passé, seule une petite fraction de la lumière de pompage était utilisée pour exciter une petite fraction des NV. Nous utilisons presque toute la lumière de pompage pour mesurer presque tous les NV”, a déclaré le professeur Dirk Englund du MIT, auteur principal de l’article publié dans la revue “The Gazette”. Nature.

Dans les expériences précédentes, les physiciens excitaient souvent les NV en dirigeant une lumière laser sur la surface de la puce.

“Seule une petite fraction de la lumière est absorbée. La plupart d’entre elle traverse directement le diamant. Nous obtenons un avantage énorme en ajoutant la facette du prisme au coin du diamant et en couplant le laser sur le côté. Toute la lumière que nous envoyons dans le diamant peut être absorbée et est utile”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Hannah Clevenson, étudiante diplômée au MIT.

L’équipe du MIT a calculé l’angle auquel le faisceau laser doit pénétrer dans le cristal pour qu’il reste confiné, rebondissant sur les côtés dans un motif qui couvre la longueur et la largeur du cristal avant que toute son énergie ne soit absorbée.

“Vous pouvez obtenir une longueur de trajectoire de près d’un mètre. C’est comme si vous aviez un capteur en diamant d’un mètre de long enveloppé dans quelques millimètres”, a déclaré le professeur Englund.

En conséquence, le dispositif de l’équipe utilise l’énergie du laser de pompage 1 000 fois plus efficacement que ses prédécesseurs.

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