Revolutionerande sensor upptäckt: realtidsmätning av materialdefekter!

Revolutionerande sensor upptäckt: realtidsmätning av materialdefekter!

Den 15 oktober 2025 presenterade forskare vid Humboldt University i Berlin en ny metod för att exakt mäta defekter i kristallgitter. Denna utveckling kan få långtgående konsekvenser för tekniken för material som används i moderna applikationer som datorchips och kvantprickar. Att identifiera och kontrollera föroreningar i kristallgittret är avgörande eftersom saknade atomer i gitterstrukturen kan fånga in elektroner och elektriska laddningar, vilket resulterar i oönskat elektromagnetiskt brus. Humboldt-universitetet i Berlin rapporterar att forskargruppen "Integrated Quantum Photonics" tillsammans med "Joint Lab Diamond Nanophotonics" vid Ferdinand Braun Institutet under ledning av prof. Dr. Tim Schröder utvecklat denna innovativa teknologi.

Utmaningen med att lokalisera laddningsfällor på atomstorleksskalan har lösts med en nydesignad sensor. Detta utnyttjar defekter i kristallgittret, särskilt kombinationen av två vakanser och en främmande atom, känd som färgcentrum. Färgcentra har förmågan att fungera som sensorer för att effektivt analysera materialegenskaper. Den nya sensorn möjliggör exakt detektering av individuella elektriska laddningar och garanterar därmed realtidsövervakning som tillåter mätningar med intervaller på upp till en miljondels sekund.

Tillämpningar och mening

Forskningen publicerades nyligen i tidskriften Nature Communications, vilket understryker dess vetenskapliga relevans. Sensorns specifika känslighet för elektriska fält öppnar nya möjligheter för materialforskare i kvantåldern. Genom att introducera färgcentrum i en konstgjord diamant kan färgförändringar i ljus användas för att lokalisera laddningsfällor. Detta skulle kunna främja betydande framsteg i utvecklingen och analysen av material i fast tillstånd.

Tekniken har patenterats i både Tyskland och USA, ett tecken på det internationella intresset för denna forskning. Dr. Gregor Pieplow och Cem Güney Torun spelade en nyckelroll i utvecklingen av sensorn, vars potential särskilt betonas för framtida tillämpningar inom olika tekniska områden. Teamets arbete belyser den djupgående kopplingen mellan materialvetenskap och kvantfotonik och kan få långtgående ω-konsekvenser för digital teknik.

I en tid då fokus alltmer ligger på materialens effektivitet och tillförlitlighet är denna utveckling ett viktigt steg framåt. Att exakt lokalisera defekter i kristallgitter kan hjälpa till att optimera prestandan hos befintliga tekniker och utveckla nya.

För mer information om denna banbrytande forskning, besök science-online.org.