Графен став основою для створення самого маленького датчика магнітних полів

Вимірювання сили та інших параметрів магнітних полів є одним з найважливіших атрибутів досить великого кола наукових досліджень і експериментів. І не так давно дослідники з університету Базеля, Швейцарія, розробили нове, надмініатюрний пристрій, здатний «відчувати» навіть найслабші магнітні поля, як поля, що виникають при роботі нейронів нервових тканин або поля, індуковані процесом биття серця.

Розроблене вченими пристрій відноситься до класу надпровідних квантових інтерферометрів (superconducting quantum interference device, SQUID), його розмір становить всього 10 нанометрів, що в тисячу разів менше товщини людської волосини. Основою пристрою, яке вважається найменшим у своє класі на сьогоднішній день, є два шари графена, розділені дуже тонким шаром нітриду бору. А вся конструкція інтерферометра являє собою «стопку» з шести шарів різних двовимірних матеріалів.

Відзначимо, що SQUID-пристрої давно відомі і широко використовуються людьми. Всі вони влаштовані у вигляді так званої «квантової сверхпроводящей петлі», контуру, по якому циркулюють електрони. Вимірюючи параметри руху електронів в петлі і точку, в якій вся структура перестає бути надпровідників, можна обчислити силу впливає на все це магнітного поля. Однак, інтерферометри, побудовані за такою класичною схемою, мають досить високий поріг нижньої межі чутливості, іншими словами, за мінімальну силу магнітного поля, яке вони можуть зареєструвати.

Складна шестишарові структура нового інтерферометра, за рахунок деяких виникають там ефектів, дозволила обійти деякі з існуючих обмежень, зробивши даний пристрій здатним до реєстрації більш слабких магнітних полів. Більш того, існує можливість управління чутливістю пристрою шляхом зміни відстані між шарами графена і регулювання сили струму, що протікає крізь пристрій в цілому.

Новий інтерферометр може бути виготовлений за допомогою існуючих технологій, що використовуються для виробництва напівпровідникових приладів. І він має величезний потенціал для того, щоб зробити ще більш точними вимірювання магнітних полів, увійшовши до складу медичного, наукового та промислового обладнання. А вчені зі Швейцарії продовжують експерименти з різними типами матеріалів і наноструктур для того, щоб отримати SQUID менших розмірів і забезпечують ще більшу точність вимірювання слабких магнітних полів. Джерело