В Нидерландах создан квантовый датчик, устойчивый к сверхсильным магнитным полям

Исследователи из Университета Твенте в Нидерландах разработали новый тип сверхпроводящего квантового датчика, способного работать в условиях внешнего магнитного поля до 1 Тесла. Согласно данным Иксбт.ком, это устройство полностью сохраняет свою работоспособность даже в полях, которые почти в 20 тысяч раз сильнее магнитного поля Земли. Об этом сообщает Иксбт.ком.

Основная цель этой научной работы заключается в изучении магнитных структур квантовых материалов с нанометровой точностью. В центре устройства находится СКУИД (сверхпроводящий квантовый интерферометр), способный регистрировать крайне слабые магнитные поля. Специалисты объясняют, что для получения наиболее детальных измерений датчик необходимо подносить как можно ближе к поверхности исследуемого материала, так как сила локальных магнитных полей резко падает по мере удаления.

Инновационная конструкция и её преимущества

Главная новизна исследования заключается именно в конструкции датчика. Вместо традиционного плоского чипа ученые создали вертикальную микроскопическую пирамиду из кремния. На её тонкие грани нанесен слой сверхпроводящего ниобия, а на самой вершине пирамиды размещен чувствительный СКУИД. Именно такая уникальная геометрия позволяет приблизить датчик к образцу гораздо ближе, чем раньше.

Еще одним важным преимуществом нового датчика является его устойчивость к сильным магнитным полям. Обычно такие поля создают серьезную проблему для большинства сверхпроводящих датчиков, нарушая их сверхпроводящие свойства. Однако новое устройство стабильно работает в поле до 1 Тесла, что делает его идеальным инструментом для научных исследований, требующих воздействия сильных внешних магнитных полей.

Технология производства и перспективы на будущее

Конструкция устройства включает четыре сверхпроводящих проводника. Два из них служат для измерения магнитного поля, а остальные два позволяют управлять состоянием датчика в процессе сканирования и точно настраивать его чувствительность. Специалисты также особо отмечают удобство производства данной технологии.

В частности, датчики можно изготавливать непосредственно на кремниевых пластинах методами, близкими к производству микросхем. В течение одного технологического цикла потенциально можно выпускать сотни таких устройств, а доля готовых и исправных датчиков составляет почти 90 процентов.

Ожидается, что в будущем подобные разработки станут важным шагом не только в исследовании квантовых материалов, но и в создании полноценной сверхпроводящей электроники внутри сложных трехмерных микроструктур. Это, в свою очередь, откроет путь к созданию более компактных и высокочувствительных квантовых измерительных приборов.