Revolutionaire sensor ontdekt: realtime meting van materiaalfouten!

Revolutionaire sensor ontdekt: realtime meting van materiaalfouten!

Op 15 oktober 2025 presenteerden wetenschappers van de Humboldt Universiteit in Berlijn een nieuwe methode voor het nauwkeurig meten van defecten in kristalroosters. Deze ontwikkeling zou verstrekkende gevolgen kunnen hebben voor de technologie van materialen die worden gebruikt in moderne toepassingen zoals computerchips en kwantumdots. Het identificeren en beheersen van onzuiverheden in het kristalrooster is van cruciaal belang omdat ontbrekende atomen in de roosterstructuur elektronen en elektrische ladingen kunnen vasthouden, wat resulteert in ongewenste elektromagnetische ruis. Humboldt Universiteit van Berlijn meldt dat de onderzoeksgroep “Integrated Quantum Photonics” samen met het “Joint Lab Diamond Nanophotonics” van het Ferdinand Braun Instituut onder leiding van Prof. Dr. Tim Schröder deze innovatieve technologie heeft ontwikkeld.

De uitdaging van het lokaliseren van ladingsvallen op atomaire schaal is aangepakt met een nieuw ontworpen sensor. Hierbij wordt gebruik gemaakt van defecten in het kristalrooster, met name de combinatie van twee vacatures en een vreemd atoom, bekend als het kleurcentrum. Kleurcentra kunnen fungeren als sensoren om materiaaleigenschappen effectief te analyseren. De nieuwe sensor maakt de nauwkeurige detectie van individuele elektrische ladingen mogelijk en garandeert zo realtime monitoring die metingen met intervallen tot een miljoenste van een seconde mogelijk maakt.

Toepassingen en betekenis

Het onderzoek werd onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, wat de wetenschappelijke relevantie ervan onderstreept. De specifieke gevoeligheid van de sensor voor elektrische velden opent nieuwe mogelijkheden voor materiaalwetenschappers in het kwantumtijdperk. Door het kleurcentrum in een kunstmatige diamant te introduceren, kunnen kleurveranderingen in het licht worden gebruikt om ladingsvallen te lokaliseren. Dit zou aanzienlijke vooruitgang kunnen bevorderen in de ontwikkeling en analyse van vastestofmaterialen.

De technologie is zowel in Duitsland als in de VS gepatenteerd, een teken van de internationale belangstelling voor dit onderzoek. Dr. Gregor Pieplow en Cem Güney Torun speelden een sleutelrol bij de ontwikkeling van de sensor, waarvan het potentieel vooral wordt benadrukt voor toekomstige toepassingen op verschillende technologische gebieden. Het werk van het team benadrukt het diepgaande verband tussen materiaalkunde en kwantumfotonica en zou verstrekkende gevolgen kunnen hebben voor de digitale technologie.

In een tijd waarin de focus steeds meer op de efficiëntie en betrouwbaarheid van materialen komt te liggen, is deze ontwikkeling een belangrijke stap voorwaarts. Het nauwkeurig lokaliseren van defecten in kristalroosters zou kunnen helpen de prestaties van bestaande technologieën te optimaliseren en nieuwe te ontwikkelen.

Voor meer informatie over dit baanbrekende onderzoek kunt u terecht op science-online.org.