量子センサーで原子レベルの磁場を検出、新材料分析の革新へつながる可能性

Tokyoドイツのフォルシュンクスゼントルム・ユーリッヒと韓国のIBS量子ナノ科学センターの研究チームが、非常に高感度な量子センサーを開発しました。このセンサーは、原子レベルで微小な磁場を検出することができ、量子材料の詳細なイメージングを可能にします。この成果により、科学者たちは材料をもっと基本的なレベルで研究し理解することができるようになります。

この量子センサーは、量子力学の原理を用いて非常に正確な測定を行います。通常、これらのセンサーは結晶構造の欠陥を通じて電場や磁場を検知しますが、この欠陥は測定対象から離れていることが多く、センサーの効果が薄れてしまいます。しかし、新しいセンサーは単一分子を利用して直接測定を行うことで、この問題を改善しています。

新しいセンサーの主な特徴には、微小な磁場の検出、単一分子の感度を持つ測定、原子レベルの空間分解能、そして世界中の既存の研究所での利用可能性が含まれています。

ユリッヒのタネール・エサト博士は、量子センサーの最先端機能を強調しています。彼によると、このセンサーは詳細度で新たな基準を打ち立て、約0.1オングストロームの解像度を実現しています。これにより、個々の原子レベルでの磁場と電場の変化を検出することが可能になりました。

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エサト博士は、QNSでポストドクとして働いた後、このツールを開発しました。彼は韓国に戻り、新しい技術を証明するために重要だった先進的な機器を使用しました。QNSのディミトリ・ボロディン博士は、小型のセンサーを用いることにより、以前は大きなプローブでは検出できなかった細かい詳細を探知できることを強調しました。

この量子センサーはさまざまな重要な用途があります。それは、量子材料やデバイスの改善、新しい触媒の開発を支援し、分子内の主要な量子挙動の研究、特に生化学に関連するものを可能にします。この進展は将来の研究に大きな影響を与えます。

チームはその研究結果をジャーナル『Nature Nanotechnology』に発表しました。QNSのユジョン・ベ氏は、基礎科学が新しいツールの創出に役立つことについて語り、リチャード・ファインマンの原子レベルでの多くの可能性に関する考えを挙げました。

このセンサーは分子研究と量子技術における進展を示しており、ユリヒのテミロフ教授によれば、トップクラスの量子デバイスへとつながっています。この小さなセンサーの開発は大きな業績であり、将来的に科学のさまざまな分野に影響を与えると期待されています。