量子位传感器可以彻底改变成像

人工创造的旋转缺陷（qubit.）在氮化硼的晶格中，适合作为传感器，从而能够测量其当地环境中不同的变化。该量子位是位于六边形氮化硼层的二维层的硼空位，并且具有角动量（旋转）。

缺陷对其原子环境非常敏感，例如到达其他原子或原子层的距离。“这允许局部磁场，温度甚至压力的局部测量，”德国Julius-Maximilians-UniversitätWürzburg的实验物理VI主席，德国·莫尔兹·沃尔兹·沃尔兹堡的椅子教授。测量使用激光完全光学地进行 - 因此，传感器不需要任何电气接触。

“调制微波炉在和关闭不同的频率中，可以操纵旋转缺陷以导出不同的外部影响，例如温度，压力和磁场，“Andreas GottsCholl说明。

应用程序

应用程序材料研究，设备开发或生物学可能很有趣，以便在这些领域获得新的见解。除了其他可能的科学实现外，还可以想象长期使用旋转缺陷作为商业传感器 - 这可能会彻底改变医学影像例如，随着传感器可以将局部温度映射为图像对比度。

特征

基于旋转缺陷的原子传感器已经存在：它们由金刚石或碳化硅制成，适用于温度和磁场的局部测量。“我们的硼氮化物传感器对外部压力变化提供了额外的响应，并超过了先前系统的灵敏度，特别是在低温下，”Gottscholl解释说。

“我们的旋转缺陷的另一个新特征是其在二维晶格中的位置。与基于金刚石或碳化硅的已建立的三维系统相比，它提供了完全新的应用可能性，”威尔兹堡物理学家增加。

示例：氮化硼目前被认为是用于封装新型2D装置的标准材料，例如纳米尺寸的晶体管。“随着我们的工作，我们已经证明我们可以在广泛使用的材料氮化物中人为地嵌入原子传感器。这应该允许直接测量所研究的设备上温度，压力和磁场等影响。”

到目前为止，研究人员已经证明了传感器的功能在大型旋转缺陷的大型集合中。接下来，他们希望用单一的旋转缺陷显示感应。如果这成功，纳米尺度上的应用是可行的。

“特别有趣的是使用仅使用一个原子层的氮化物的思想，因此传感器直接定位在研究系统的表面上，”Dyakonov教授说。这将允许与直接环境直接互动。

该研究发表于自然通信。