Los científicos del Instituto Suizo de Nanociencia y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea han desarrollado un nuevo método que les ha permitido obtener imágenes de campos magnéticos en la escala nanométrica a temperaturas cercanas al cero absoluto por primera vez. Utilizaron espines en diamantes especiales como sensores cuánticos en un nuevo tipo de microscopio para generar imágenes de campos magnéticos en superconductores con una precisión incomparable. De esta manera, los investigadores pudieron realizar mediciones que permiten nuevos conocimientos en física del estado sólido, como informan en Nanotecnología de la naturaleza .
Los investigadores del grupo liderado por Georg-H. El profesor de Endress, Patrick Maletinsky, ha estado investigando los llamados centros de vacantes de nitrógeno (centros NV) en diamantes durante varios años con el fin de utilizarlos como sensores de alta precisión. Los centros NV son defectos naturales en la red cristalina del diamante. Los electrones contenidos en los NV se pueden excitar y manipular con luz, y reaccionan con sensibilidad a los campos eléctricos y magnéticos a los que están expuestos. Es el giro de estos electrones el que cambia según el entorno y que se puede registrar utilizando varios métodos de medición.
Maletinsky y su equipo han logrado colocar giros NV únicos en las puntas de los microscopios de fuerza atómica para realizar imágenes de campo magnético a nanoescala. Hasta aquí, estos análisis siempre se han realizado a temperatura ambiente. Sin embargo, Numerosos campos de aplicación requieren el funcionamiento a temperaturas cercanas al cero absoluto. Materiales superconductores, por ejemplo, sólo desarrollan sus propiedades especiales a temperaturas muy bajas en torno a los -200 ° C. Luego conducen corrientes eléctricas sin pérdidas y pueden desarrollar exóticas propiedades magnéticas con la formación de los llamados vórtices.
A temperaturas cercanas al cero absoluto por primera vez
En su papel los científicos utilizaron con éxito su nuevo microscopio en condiciones criogénicas a temperaturas de aproximadamente 4 Kelvin (~ -269 ° C) por primera vez. Fueron capaces de obtener imágenes de campos magnéticos de vórtices en un superconductor de alta temperatura con una precisión sin rival hasta ahora.
La resolución espacial resultante de 10 nanómetros es una o dos magnitudes mejor que la obtenida con métodos alternativos. Esto permite por primera vez un análisis cuantitativo e inequívoco de parámetros importantes del material, como las profundidades de penetración magnética de la sonda superconductora, una de las características fundamentales de un superconductor.
"Nuestros hallazgos son de relevancia no solo para la tecnología de sensores cuánticos y la superconductividad, "dice Patrick Maletinsky, comentando el papel, "a largo plazo, también influirán en la física del estado sólido y, con nuevas mejoras en la sensibilidad, incluso pueden permitir aplicaciones en biología ".
