Вчені створили найменший датчик магнітного поля, що має рекордну чутливість і роздільну здатність
Більшості людей відомо, що в природі існує явище надпровідності, квантове явище, що виникає, коли певні види металів або складних матеріалів охолоджуються до надзвичайно низької температури. У надпровідному стані матеріали не мають електричного опору і в них повністю відсутні магнітні поля. Незважаючи на те, що явище надпровідності вже широко використовується в ряді різних областей, від MRI-сканерів до прискорювачів частинок, вчені до цих пір не повністю розуміють фізику всіх процесів, що відбуваються всередині надпровідних матеріалах. Одним з напрямків досліджень у галузі фізики надпровідників є дослідження магнітних властивостей і магнітних полів, створюваних цими матеріалами, які виробляються з допомогою високочутливих датчиків SQUID (Superconducting QUantum Interference Device). І ось дослідникам з інституту Вайцмана (Weizmann Institute) вдалося зробити черговий крок у подальшому розвитку напрямку фізики надпровідників, яким стало створення самого маленького SQUID-датчика, який є на сьогоднішній день "світовим рекордсменом" за його чутливості і роздільної здатності.
Нано-датчики SQUID встановлюються на наконечниках зондів, переміщення яких дозволяють переглянути і виміряти рівень магнітного поля в різних точках поверхні досліджуваного зразка. Дані, зібрані подібним чином, дозволяють створити карту розподілу магнітних полів по всій поверхні матеріалу. Але навіть найчутливіші SQUID-датчики, створені в більш ранні періоди часу, мали проблеми, пов'язані з їх відносно великими габаритними розмірами, обмежували їх максимальну роздільну здатність. Для того, щоб отримати високий дозвіл карти магнітного поля SQUID-датчик повинен бути якомога менших розмірів і бути наближений до поверхні на мінімальну відстань, але ні в якому разі не торкатися її.
Для подолання вищезгаданих проблем вчені з фізичного факультету інституту Вайцмана, які працюють під керівництвом професора Іли Зельдова (Eli Zeldov), взяли порожнисту кварцову трубку і розтягували її до тих пір, поки один з її кінців не придбав форму кола, діаметром всього 46 нанометрів. Помістивши цей тонкий наконечник з кварцового скла на зонд скануючого мікроскопа, вчені отримали самий малогабаритний SQUID-датчик на сьогоднішній момент часу, який дозволяє отримати докладні зображення магнітних полів зразків матеріалу, розмірами в декілька нанометрів.
"Звичайно, в даний час є SQUID-датчики, що мають більш високу чутливість до однорідних магнітних полях. Але висока чутливість, плюс близькість зонда до зразком і плюс малі розміри самого зонда роблять наше пристрій абсолютним рекордсменом у своєму класі," - розповідає професор Зельдов, - "За допомогою нашого SQUID-датчика ми можемо виміряти магнітне поле, утворене обертанням одного єдиного електрона".
В даний час вчені вже широко використовують створений ними SQUID-датчик для вивчення явища надпровідності. Незабаром ця технологія стане доступною і науковцям з інших організацій, що, безумовно, призведе не тільки до кращого розуміння фізичних процесів, що відбуваються в надпровідниках, але і дозволить проникнути в саму суть абсолютно нових фізичних явищ, що відбуваються в матеріалах інших класів.