Odkryto rewolucyjny czujnik: pomiar wad materiałowych w czasie rzeczywistym!

Odkryto rewolucyjny czujnik: pomiar wad materiałowych w czasie rzeczywistym!

15 października 2025 roku naukowcy z Uniwersytetu Humboldta w Berlinie zaprezentowali nowatorską metodę precyzyjnego pomiaru defektów w sieciach krystalicznych. Rozwój ten może mieć daleko idące konsekwencje dla technologii materiałów stosowanych w nowoczesnych zastosowaniach, takich jak chipy komputerowe i kropki kwantowe. Identyfikacja i kontrola zanieczyszczeń w sieci krystalicznej ma kluczowe znaczenie, ponieważ brakujące atomy w strukturze sieci mogą wychwytywać elektrony i ładunki elektryczne, powodując niepożądany szum elektromagnetyczny. Uniwersytet Humboldta w Berlinie donosi, że grupa badawcza „Integrated Quantum Photonics” wraz z „Joint Lab Diamond Nanophotonics” w Instytucie Ferdinanda Brauna pod przewodnictwem prof. dr Tima Schrödera opracowała tę innowacyjną technologię.

Wyzwanie polegające na zlokalizowaniu pułapek ładunkowych w skali wielkości atomowej zostało rozwiązane za pomocą nowo zaprojektowanego czujnika. Wykorzystuje to defekty sieci krystalicznej, w szczególności kombinację dwóch wolnych miejsc i obcego atomu, znanego jako centrum koloru. Centra koloru mogą działać jak czujniki umożliwiające skuteczną analizę właściwości materiału. Nowy czujnik umożliwia precyzyjną detekcję poszczególnych ładunków elektrycznych i tym samym gwarantuje monitorowanie w czasie rzeczywistym, które umożliwia pomiary w odstępach sięgających jednej milionowej sekundy.

Zastosowania i znaczenie

Wyniki badania opublikowano niedawno w czasopiśmie Nature Communications, podkreślając jego znaczenie naukowe. Specyficzna wrażliwość czujnika na pola elektryczne otwiera nowe możliwości dla badaczy materiałów w epoce kwantowej. Wprowadzając środek koloru do sztucznego diamentu, zmiany koloru w świetle można wykorzystać do zlokalizowania pułapek ładunkowych. Mogłoby to przyczynić się do znacznych postępów w rozwoju i analizie materiałów półprzewodnikowych.

Technologia została opatentowana zarówno w Niemczech, jak i w USA, co świadczy o międzynarodowym zainteresowaniu tymi badaniami. Kluczową rolę w rozwoju czujnika odegrali dr Gregor Pieplow i Cem Güney Torun, którego potencjał jest szczególnie podkreślany dla przyszłych zastosowań w różnych obszarach technologicznych. Praca zespołu podkreśla głębokie powiązanie między nauką o materiałach a fotoniką kwantową i może mieć dalekosiężne konsekwencje ω dla technologii cyfrowej.

W czasach, gdy coraz większy nacisk kładzie się na wydajność i niezawodność materiałów, rozwój ten stanowi ważny krok naprzód. Precyzyjne lokalizowanie defektów w sieciach krystalicznych może pomóc w optymalizacji wydajności istniejących technologii i opracowaniu nowych.

Więcej szczegółów na temat tego przełomowego badania można znaleźć na stronie science-online.org.