Forradalmi áttörés bór-nitrid szenzorokkal
A WashU fizikusai áttörést értek el: megalkottak egy törhetetlen, kristályos bór-nitrid lapot, amely szenzorként funkcionál. Ezek a szenzorok képesek érzékelni az anyagokban fellépő feszültséget és mágnesességet, több mint 30 000-szerese normál légköri nyomásnak (kb. 3 milliárd Pascal). Ez a találmány hatalmas jelentőségű lehet több területen: a kvantumtechnológiától, az anyagtudományon át egészen az asztronómiáig és a geológiáig.
A kutatócsoport, köztük a Harvardon is dolgozó Guanghui He, neutron-sugárzással ütötte ki a bór atomokat az ultravékony bór-nitrid lapokból. Az így keletkező “üres helyek” csapdába ejtik az elektronokat, amelyek spinje érzékenyen jelez mindenféle mágneses, nyomásbeli vagy hőmérsékleti változást. Ezen elektronok spinjének változásait nyomon követve lenyűgöző részletességű, kvantumszintű képet kaphatunk az anyagok viselkedéséről.
Méretbeli előny: nanométeres érzékelés
Korábban gyémántalapú szenzorokat használtak, de ezek 3D-sek, így nehéz volt közel vinni őket a vizsgálandó anyaghoz. Ezzel szemben a bór-nitrid lapok kevesebb mint 100 nanométer vastagok, vagyis ezerszer vékonyabbak, mint egy emberi hajszál; mindössze egyetlen réteg választja el a szenzort a mintától.
Gyémántököl extrém nyomáshoz
A nagy nyomáshoz a kutatók “gyémánt üllőket” használnak: két lapított gyémántfelületet, egyenként 400 mikrométer szélességben, amelyek miniatűr kamrában préselik össze a mintát. Így lokálisan elképesztően nagy nyomás hozható létre.
Számos terület előtt is utat nyit
A bór-nitrid szenzorok már képesek kimutatni az apró mágneses változásokat, és a következő lépésben akár a Föld magjához hasonló körülmények között is tesztelni fogják őket kőzetmintákkal. Ez segítheti a földrengések és más nagyszabású geológiai események jobb megértését.
A szupervezetés kutatásában is jelentős előrelépést hozhat: a vitatott “szobahőmérsékletű szupervezető” (room temperature superconductor) eredményeit is ellenőrizni tudják majd, és végleg pontot tehetnek a vita végére. Az új szenzorok, a zárt kamra és a gyémánt üllők kombinálása révén a kutatók előtt mostantól valóban új lehetőségek nyílnak.
