Un equipo dirigido por el Prof.Du Jiangfeng, Prof. Shi Fazhan, y el Prof. Wang Ya de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, de la Academia de Ciencias de China, propuso un método electrométrico robusto que utiliza una técnica de desacoplamiento dinámico continuo, donde los campos de conducción continuos proporcionan un marco revestido resistente a los campos magnéticos. El estudio fue publicado en Cartas de revisión física el 19 de junio.

La caracterización de las propiedades eléctricas y la comprensión de la dinámica en nanoescala se vuelven importantes en el desarrollo de dispositivos electrónicos modernos, como transistores semiconductores y chips cuánticos, especialmente cuando el tamaño de la característica se ha reducido a varios nanómetros.

El centro de vacantes de nitrógeno (NV) en el diamante, un sensor de rotación a escala atómica, ha demostrado ser un electrómetro atractivo. La electrometría que utiliza el centro NV mejoraría varias aplicaciones de detección e imágenes. Sin embargo, su susceptibilidad natural al campo magnético dificulta la detección efectiva del campo eléctrico.

El centro NV es un defecto en el diamante, que consta de un nitrógeno sustitutivo y una vacante adyacente. El centro NV se beneficia de propiedades tales como su conveniente polarización de estado y su largo tiempo de coherencia debido al entorno de pureza de espín.

En este estudio, los investigadores utilizaron una secuencia similar a la de Ramsey para medir el campo eléctrico. También, midieron el desfase de los centros NV cercanos a la superficie (a 8 nm de profundidad desde la superficie del diamante) para evaluar el ruido eléctrico de la superficie.

Demostraron un método robusto para la electrometría a nanoescala basado en sensores de espín en diamante. En comparación con la electrometría aplicando un campo magnético no axial, su método tiene la misma susceptibilidad al campo eléctrico, y más robusto al ruido magnético. Por lo tanto, se puede lograr una mayor sensibilidad al campo eléctrico.

Su electrometría es más aplicable en presencia de una fuerte inhomogeneidad o fluctuación del campo magnético, lo que es favorable para aplicaciones prácticas que utilizan centros NV cercanos a la superficie, por ejemplo:la caracterización de materiales multiferroicos.

También utilizan este método para estudiar el entorno de ruido de los centros NV cercanos a la superficie. Al excluir el ruido magnético, observaron una relación cuantitativa entre la tasa de desfase de los centros NV y la permitividad dieléctrica relativa de los líquidos cubiertos en la superficie.

Este estudio ayuda a comprender mejor el entorno de ruido de los centros NV cercanos a la superficie, que es esencial para una amplia gama de aplicaciones de detección y ofrece avenidas interesantes para la detección dieléctrica a nanoescala.