Nuovo sensore quantistico rivela segreti atomici: scoperta rivoluzionaria dei ricercatori di Jülich e QNS

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Di Giovanni Dosa
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Sensore quantistico che rileva campi magnetici minuscoli negli atomi.

RomeUn gruppo di ricercatori del Forschungszentrum Jülich in Germania e del Centro IBS per la Nanoscienza Quantistica in Corea ha sviluppato un sensore quantistico estremamente sensibile. Questo dispositivo è in grado di rilevare campi magnetici molto piccoli a livello atomico e permette di creare immagini dettagliate dei materiali quantistici. Questa scoperta facilita agli scienziati lo studio e la comprensione dei materiali nella loro forma più elementare.

Questo sensore quantistico effettua misurazioni molto precise utilizzando i principi della meccanica quantistica. In genere, questi sensori rilevano campi elettrici e magnetici esaminando un difetto nella struttura cristallina, ma tale difetto è spesso lontano dal punto di misurazione, rendendo il sensore meno efficace. Il nuovo sensore migliora questa tecnica utilizzando una singola molecola per effettuare misurazioni dirette.

Caratteristiche principali del nuovo sensore:

  • Rilevamento di campi magnetici estremamente deboli
  • Sensibilità a livello di singola molecola
  • Risoluzione spaziale su scala atomica
  • Utilizzabile nei laboratori esistenti in tutto il mondo

Il dottor Taner Esat di Jülich mette in evidenza le caratteristiche all'avanguardia del sensore quantistico. Egli afferma che esso stabilisce un nuovo livello di dettaglio per tali sensori, raggiungendo una risoluzione di circa un decimo di angstrom. Questo consente di rilevare cambiamenti nei campi magnetici ed elettrici alla scala degli atomi individuali.

Dopo aver lavorato come post-doc presso il QNS, il Dr. Esat ha sviluppato questo strumento. Tornato in Corea, ha utilizzato strumenti avanzati, fondamentali per dimostrare questa nuova tecnica. Dr. Dimitry Borodin del QNS ha sottolineato che l'uso di un piccolo sensore è stato essenziale per rilevare dettagli minimi, cosa impossibile con sonde più grandi in precedenza.

Questo sensore quantistico ha numerose applicazioni importanti. Può migliorare materiali e dispositivi quantistici, assistere nella creazione di nuovi catalizzatori e studiare comportamenti quantistici essenziali nelle molecole, inclusi quelli in biochimica. Questo progresso ha un impatto significativo sulla ricerca futura.

Il team ha condiviso i propri risultati sulla rivista Nature Nanotechnology. Yujeong Bae del QNS ha discusso come la scienza di base possa creare nuovi strumenti, citando le idee di Richard Feynman sulle numerose opportunità a livello atomico.

Questo sensore rappresenta un progresso nello studio delle molecole e nella tecnologia quantistica, portando a un dispositivo quantistico di alta prestazione, secondo il Professor Temirov di Jülich. La creazione di questo minuscolo sensore segna un traguardo significativo e si prevede che avrà un impatto su diverse aree della scienza in futuro.

Lo studio è pubblicato qui:

http://dx.doi.org/10.1038/s41565-024-01724-z

e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è

Taner Esat, Dmitriy Borodin, Jeongmin Oh, Andreas J. Heinrich, F. Stefan Tautz, Yujeong Bae, Ruslan Temirov. A quantum sensor for atomic-scale electric and magnetic fields. Nature Nanotechnology, 2024; DOI: 10.1038/s41565-024-01724-z
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