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Micro-ondes Picotesla Mètre Magnétique Avec Capteurs De Diamant

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Micro-ondes Picotesla Mètre Magnétique Avec Capteurs De Diamant
progrès scientifique (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abq8158″ width= »800″ height= »530″/>

Le principe de base de la détection de covariance continue. (a) Niveaux d’énergie simplifiés pour les centres NV. Les états ∣ ± 1 peuvent être polarisés à l’état ∣0 à un taux de Γp. La micro-onde résonnante gère la transmission de spin ∣0〉 ↔ ∣1〉. (b) L’évolution du centre NV est entraînée par des micro-ondes de différentes quantités. Pour une forte micro-onde, l’état de spin présente une oscillation rapide entre 0〉 et 1 avec une fréquence de Ω proportionnelle à la taille de la micro-onde. Pour une micro-onde faible, l’oscillation se désintègre en une décroissance exponentielle à un taux proportionnel au carré de la taille de la micro-onde. (C et D) Comparaison de la détection directe et hétérogène. La compétition entre la polarisation induite par laser et la relaxation induite par les micro-ondes conduit à un état de spin équilibré. Pour la détection directe (C), une quantité constante de micro-ondes produit un signal de fluorescence CC. Pour détecter l’hétérogénéité (D), les interférences micro-ondes produisent une quantité variable dans le temps et donc un signal de fluorescence AC. lui attribue : progrès scientifique (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abq8158

Les capteurs de champ micro-ondes sont importants dans la pratique pour une variété d’applications dans l’astronomie et l’ingénierie des communications. Le centre de lacune d’azote dans le diamant permet une sensibilité magnétique, une stabilité et une compatibilité avec les conditions ambiantes. Malgré cela, les magnétomètres basés sur le centre d’azote vacant ont une sensibilité limitée dans la gamme des micro-ondes.


Dans un nouveau rapport maintenant publié dans progrès scientifiqueZeching Wang et une équipe de scientifiques de l’Université des sciences et technologies de Chine ont présenté un schéma de détection hétérochromatique continue pour améliorer la réponse du capteur aux micro-ondes faibles en l’absence de commandes de spin. Équipe A sensible 8,9 bits Hz-1/2 pour les micro-ondes via un ensemble de centres de lacunes d’azote dans une taille de capteur spécifiée. Les travaux pourraient bénéficier à des applications pratiques pour les capteurs micro-ondes à base de diamant.

Applications avancées du capteur micro-ondes

La sensibilité de la plupart des applications modernes allant de Communication sans fil à la résonance magnétique électronique et notes astronomiques Il peut être amélioré par les progrès des méthodes de détection en champ fin. Les chercheurs ont déjà développé une variété de capteurs quantiques au cours de la dernière décennie avec des capacités améliorées. Parmi eux, le centre de lacune d’azote est déterminé par ses propriétés uniques de détection sur puce, bien qu’il ait une sensibilité relativement faible. Les scientifiques peuvent utiliser des assemblages de lacunes d’azote pour améliorer considérablement la sensibilité du magnétomètre à diamant.

Dans ce travail, Wang et al ont proposé un schéma de détection d’hétérochromatographie continue pour améliorer la réponse du capteur aux champs micro-ondes faibles en introduisant une micro-onde auxiliaire douce et légèrement découplée. Le résultat a rendu le schéma applicable à des capteurs de diamant plus grands avec une sensibilité améliorée avec des avantages pratiques significatifs.

Expérimentation et amélioration de la sensibilité

L’électron de spin de l’azote a maintenu un triple état fondamental composé d’un état brillant et de deux états sombres dégénératifs qui pouvaient être soulevés par un champ magnétique externe. L’équipe a supprimé les impulsions de contrôle complexes pour des expériences sur une configuration simple. Tout en travaillant, ils ont utilisé un condensateur composé optique équivalent pour augmenter Efficacité de la collecte des voyages. Comme preuve de concept, les chercheurs ont envoyé un signal et des micro-ondes auxiliaires à partir d’une antenne annulaire de 5 mm de diamètre, et ont appliqué champ magnétique externe Perpendiculaire à la surface du diamant pour tous les centres NV ont Identique à Zeeman.

مقياس مغناطيسي بيكوتيسلا لمجالات الميكروويف مع أجهزة استشعار الماس

Au cours de l’expérience, l’équipe a d’abord appliqué une micro-onde résonnante à canal unique. Ensuite, ils ont appliqué un micro-onde supplémentaire et extrait la fréquence pour obtenir la différence entre les deux micro-ondes, ainsi qu’un signal Mise à l’échelle hétérogène. L’équipe de recherche a amélioré les performances du capteur en optimisant le signal àRapport de bruit. Étant donné que le laser maintient un fort bruit dans la gamme des basses fréquences, l’équipe a augmenté la fréquence de covariance pour éviter cet effet. Les chercheurs ont ensuite mesuré intuitivement la sensibilité du capteur et ont également pris en compte la précision de la fréquence ainsi que la bande passante de détection.

perspectives

De cette manière, Zeching Wang et ses collègues ont démontré la possibilité d’utiliser des centres d’azote vacants comme capteurs très sensibles pour la magnétométrie micro-ondes même en l’absence de commandes de spin. La méthode était basée sur l’absorption par résonance dans les micro-ondes, qui était facilitée par les centres de lacunes d’azote. Ils ont appliqué le schéma au pool vacant d’azote hôte d’un diamant pour obtenir un champ de micro-ondes détectable minimal. La simplicité du système permet de reproduire les mesures directement sur des capteurs plus grands pour améliorer la sensibilité. Par exemple, avec des diamants qui ont une taille similaire à une photodiode, la sensibilité peut être améliorée au niveau femtotesla. un plus azote La densité des lacunes a amélioré la sensibilité globale, bien que l’augmentation de l’état de relaxation et les problèmes d’échauffement du laser aient dû être équilibrés.

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bande passante et bande passante. (a) Dépendance de la largeur de la ligne sur le temps de mesure total. Les points bleus sont des résultats expérimentaux extraits des décalages de Lorentz des spectres de transformée de Fourier. La ligne rouge indique l’échelle 1/t. (b) Le concept intuitif d’extension de la bande passante. Le « mélangeur » ​​en diamant a une réponse à bande étroite à la micro-onde d’entrée, où la bande est concentrée à la fréquence micro-onde supplémentaire. Si nous chaînons plusieurs mélangeurs avec différents micro-ondes auxiliaires, la portée sera étendue en conséquence. (c) Mesures de bande passante. Toutes les combinaisons de mesures sont normalisées pour une meilleure comparaison de la bande passante. La bande passante étendue est constituée de la largeur de ligne ODMR. au, unités aléatoires. lui attribue : progrès scientifique (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abq8158

Le travail a un effet à long terme pour les applications pratiques des capteurs de diamant tels que four micro onde Récepteurs dans les radars pendant les communications radio et dans les radiotélescopes. La machine à diamant peut également fonctionner sous des conditions extrêmement haute température Ou une pression avec une puissance supplémentaire pour faciliter le développement d’un magnétomètre en diamant sur puce.


Affichage du gyroscope en diamant


Plus d’information:
Zhecheng Wang et al, Mesure magnétique des champs micro-ondes à l’aide de capteurs de diamant, progrès scientifique (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abq8158

Donggyu Kim et al, capteur quantique intégré à des centres d’inoccupation CMOS à base d’azote, électronique naturelle (2019). DOI : 10.1038 / s41928-019-0275-5

© 2022 Réseau Science X

la citation: Picotesla Microwave Field Magnetometry with Diamond Sensors (19 septembre 2022) Extrait le 19 septembre 2022 de https://phys.org/news/2022-09-picotesla-magnetometry-microwave-fields-diamond.html

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

L’Agence spatiale européenne a laissé les internautes impressionnés après avoir partagé vendredi un aperçu du « mystérieux » système stellaire Mira HM Sge. L’étoile symbiotique est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique du feu et de la glace », alors que l’étoile devenait de plus en plus chaude et plus sombre.

« La matière saigne de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système a éclaté pour la première fois sous forme de nova en 1975. La brume rouge témoigne des vents stellaires. Son profil sur le site Web de la NASA indique que la nébuleuse est d’environ un quart de celle-ci. une année optique.

Le pont gazeux reliant actuellement l’étoile géante à la naine blanche devrait s’étendre sur environ 3,2 milliards de kilomètres.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « explosion semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois. Cependant, contrairement à la plupart des novae, elle ne s’est pas éteinte au cours des décennies suivantes. Des observations récentes suggèrent que le système est devenu plus chaud, mais qu’il s’est paradoxalement légèrement atténué.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, suggérant… « Il y a un disque de matière en rotation. « .

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Les données UV de Hubble indiquent que la température estimée de la naine blanche et du disque d’accrétion est passée de moins de 220 000 degrés Celsius en 1989 à plus de 250 000 degrés Celsius.

L’équipe de la NASA a également utilisé le télescope volant SOFIA, aujourd’hui retiré, pour détecter l’eau, les gaz et la poussière circulant dans et autour du système. Les données spectroscopiques infrarouges montrent que l’étoile géante, qui produit de grandes quantités de poussière, a retrouvé son comportement normal deux ans seulement après l’explosion, mais qu’elle est devenue plus faible ces dernières années. SOFIA a aidé les astronomes à voir l’eau se déplacer à environ 28 kilomètres par seconde, ce qui, selon eux, est la vitesse du disque d’accrétion sifflant autour de la naine blanche.

(Avec la contribution des agences)

3,6 millions d’Indiens nous ont rendu visite en une seule journée et nous ont choisis comme plate-forme incontestée de l’Inde pour les résultats des élections générales. Découvrez les dernières mises à jour ici!

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

Avez-vous vu le lancement du Starship de SpaceX plus tôt ce mois-ci ? Si cela a aiguisé votre appétit pour des lancements de fusées plus avancés, alors vous avez de la chance car cet été verra trois autres lancements de grande envergure.

Attendez-vous à une rare sortie de la fusée Falcon Heavy de SpaceX, au lancement de la première nouvelle fusée et à une tentative d’envoyer des astronautes plus loin dans l’espace que jamais depuis les missions Apollo de la NASA au début des années 1970.

Voici tout ce que vous devez savoir – et les dates de votre agenda.

Mardi 25 juin : Rare lancement et atterrissage tandem

Mission : SpaceX Falcon Heavy lance le satellite GOES-U de la NOAA.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

La dixième fusée SpaceX Falcon Heavy sera lancée aujourd’hui depuis le Kennedy Space Center en Floride, mettant en orbite un satellite météorologique NASA/NOAA GOES-U. GOES-U est unique en ce sens qu’il dispose d’un coronographe qui image mystérieusement l’atmosphère extérieure la plus chaude du Soleil, aidant ainsi les physiciens solaires à prédire avec plus de précision la météo spatiale.

Falcon Heavy est un lanceur lourd partiellement réutilisable, et le point culminant sera de voir ses deux propulseurs atterrir côte à côte sur deux plateformes côte à côte.

La NASA et SpaceX visent une fenêtre de lancement de deux heures qui s’ouvrira à 17 h 16 HNE le mardi 25 juin, mais gardez un œil sur SpaceX se nourrit de X Pour un timing précis.

Mardi 9 juillet : Une nouvelle fusée puissante décolle pour la première fois dans le ciel

Mission : Lancer pour la première fois la nouvelle fusée géante en Europe.

Où regarder : Agence spatiale européenne site Web ou Chaîne Youtube.

L’Agence spatiale européenne a confirmé le premier lancement de la sonde Ariane 6 depuis le port spatial européen en Guyane française.

Le nouveau lanceur lourd européen remplace Ariane 5 et dispose d’un étage supérieur rallumable, qui lui permettra de lancer plusieurs missions sur différentes orbites en un seul vol.

Vendredi 12 juillet : Polaris Dawn atteint 870 milles au-dessus de la Terre

Mission : SpaceX Falcon 9 lancera un équipage commercial de quatre astronautes privés dans l’espace à bord d’une capsule Dragon.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

Le programme Polaris est un partenariat avec SpaceX qui verra jusqu’à trois missions de vols spatiaux habités pour démontrer de nouvelles technologies. Elle est dirigée par Jared Isaacman, fondateur de Shift4 Payments, parti dans l’espace en tant que commandant de la mission SpaceX Inspiration4 en septembre 2021.

Cette première mission, « Polaris Dawn », verra le vaisseau spatial Dragon avec quatre astronautes (Isaacman, Scott Poteet, Sarah Gillies et Anna Menon) voler à 870 milles au-dessus de la Terre, le niveau le plus élevé depuis les missions Apollo sur la Lune.

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Récupère mes livres Observation des étoiles en 2024, Programme d’observation des étoiles pour débutants Et Quand aura lieu la prochaine éclipse ?

Je vous souhaite un ciel clair et des yeux écarquillés.

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Une source de cristaux liquides de paires de photons

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La conversion ascendante paramétrique spontanée (SPDC), en tant que source de photons intriqués, présente un grand intérêt pour la physique quantique et la technologie quantique, mais jusqu’à présent, elle ne peut être mise en œuvre que dans des matériaux solides. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) et de l’Institut Josef Stefan de Ljubljana, en Slovénie, ont démontré pour la première fois la SPDC dans un cristal liquide. Les résultats ont été récemment publiés dans natureouvrent la voie à une nouvelle génération de sources quantiques : efficaces et accordables par champs électriques.

Diviser un photon en deux est l’un des outils les plus utiles en photonique quantique. Il peut créer des paires de photons intriqués, des photons uniques, de la lumière compressée et des états photoniques encore plus complexes, essentiels aux technologies photoniques quantiques. Ce processus est connu sous le nom de conversion abaisseur automatique (SPDC).

Le SPDC est étroitement lié à la symétrie centrale. Il s’agit de la symétrie par rapport à un point – par exemple, un carré est symétrique au centre mais pas un triangle. Essentiellement, en divisant un photon en deux, le SPDC brise la symétrie centrale. Par conséquent, cela n’est possible que dans les cristaux dont la cellule primaire est asymétrique au centre. La SPDC ne peut pas se produire dans les liquides ou les gaz ordinaires, car ces matériaux sont isotropes.

Cependant, des chercheurs ont récemment découvert des cristaux liquides de structure différente, appelés cristaux liquides nématiques ferroélectriques. Bien qu’ils soient fluides, ces matériaux se caractérisent par une forte rupture de symétrie centrale. Leurs molécules sont allongées, asymétriques et surtout, elles peuvent être réorientées par un champ électrique externe. La réorientation des molécules modifie la polarisation des paires de photons générées, ainsi que le taux de génération. Avec un conditionnement approprié, un échantillon de ces matériaux peut constituer un dispositif extrêmement utile car ils produisent efficacement des paires de photons, peuvent être facilement réglés à l’aide d’un champ électrique et peuvent être intégrés dans des dispositifs plus complexes.

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À l’aide d’échantillons préparés à l’Institut Josef Stefan (Ljubljana, Slovénie) à partir de cristaux liquides nématiques ferroélectriques fabriqués par Merck Electronics KGaA, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière ont appliqué pour la première fois la SPDC à un cristal liquide. . L’efficacité de génération de photons intriqués est aussi élevée que celle des meilleurs cristaux non linéaires, tels que le niobate de lithium, d’épaisseur similaire. En appliquant un champ électrique de quelques volts seulement, ils ont pu activer et désactiver la génération de paires de photons, ainsi que modifier les propriétés de polarisation de ces paires. Cette découverte marque le début d’une nouvelle génération de sources lumineuses quantiques : flexibles, accordables et efficaces.

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