Teadlased avastavad seose magnetvälja tugevuse ja temperatuuri vahel

Tartu Ülikool - Mida avastad Sina? (Aprill 2019).

Anonim

Teadlased avastasid hiljuti, et magnetvälja tugevus, mis on vajalik konkreetse kvantmehaanilise protsessi tekitamiseks, näiteks fotoluminestsents ja võime kontrollida elektromagnetilise (EM) väljades olevate tsentrifuugimistugevustega, vastab materjali temperatuurile. Selle järelduse põhjal saavad teadlased kindlaks määrata proovi temperatuuri ühe kuupmeetrini lahutamisel, mõõtes selle tugevuse väljatugevust. Enamikus tööstuslikes, elektroonilistes ja keemilistes protsessides on temperatuuri tundlikkus lahutamatu, nii et suurem ruumiline lahendus võiks olla kasulik äri- ja teadustegevusele. Meeskond teatab oma järeldused AIP Advancesist.

Briljantidega võivad lämmastikuaatomid asendada süsinikuaatomeid; kui see tekib vabade töökohtade kõrval kristallvõres, annab see kasulikud kvantomadused. Neil vabadel töökohtadel võib olla negatiivne või neutraalne tasu. Negatiivselt laetud vakantsuskeskused on ka fotoluminestseeruvad ja tekitavad teatud valguse lainepikkusega kokkupuudet. Teadlased saavad kasutada magnetvälja, et manipuleerida vabade elektronide keerutab, mis muudab fotoluminestsentsi intensiivsust.

Vene ja saksa teadlaste meeskond lõi süsteemi, mis võimaldab mõõta temperatuure ja magnetvälju väga väikeste resolutsioonidega. Teadlased toodavad ränikarbiidi kristalle, mille vabade kohtade arv on sarnane lämmastikuvabade keskustega teemantides. Siis puutusid nad ränikarbiidi infrapunase laserkiirgusega püsiva magnetvälja juuresolekul ja registreeriti saadud fotoluminestsents.

Tugevamad magnetväljad hõlbustavad nende vabade elektronide ülekannet energia siirdemistingimuste vahel. Spetsiifilise väljatugevuse korral muutub spin 3/2 elektronide osatähtsus protsessis, mida nimetatakse antikrossinguks. Fotoluminestsentsi heledus sõltub elektronide osakaalust erinevates spinatsioonitingimustes, nii et teadlased saaksid mõõta magnetvälja tugevust, jälgides heleduse muutust.

Lisaks muutub luminestsents järsult, kui nende vabade töökohtade elektronid läbivad ristsuunalist lõõgastust, protsess, kus üks põnevil olev kvantne süsteem jagab energiat teise süsteemiga oma põhiseisundis, viies nii vahepealsesse olekusse. Rist-lõõgastuse tekitamiseks vajalik põllu tugevus on otseselt seotud materjali temperatuuriga. Muutes väli tugevust ja salvestamist, kui fotoluminestsents äkki muutub, võiksid teadlased arvutada uuritava kristalli piirkonna temperatuuri. Meeskond oli üllatunud, et kvant mõju avaldus isegi toatemperatuuril.

"See uuring võimaldab meil luua ühes seadmes temperatuuri ja magnetvälja andureid, " ütles Andrei Anisimov, Vene Teaduste Akadeemia Ioffe Füüsika-Tehnikainstituut ja üks selle autoritest. Lisaks saab andureid miniatiirida kuni 100 nanomeetrit, mis võimaldaks neil kasutada ruumitööstuses, geofüüsikalisi vaatlusi ja isegi bioloogilisi süsteeme. "Erinevalt teemandist on räni karbiid juba saadaval pooljuhtmaterjalist ning sellest on juba valmistatud dioodid ja transistorid, " ütles Anisimov.

menu
menu