Magnetômetro de varredura NV, microscópio quântico de diamante

Estudo de Skyrmion - Aplicações AFM do centro Quantum Diamond NV

Você consegue imaginar um disco rígido de laptop do tamanho de um grão de arroz? Skyrmion, uma misteriosa estrutura de quase-partículas no campo magnético, poderia tornar esta ideia aparentemente impensável uma realidade, com mais espaço de armazenamento e taxas de transferência de dados mais rápidas para este "grão de arroz". Então, como observar esta estranha estrutura de partículas? O CIQTEK Quantum Diamond Atomic O Microscópio de Força (QDAFM), baseado no centro de vacância de nitrogênio (NV) em imagens de varredura de diamante e AFM, pode lhe dar a resposta. O que é Skyrmion Com o rápido desenvolvimento de circuitos integrados em grande escala, o processo de chip em escala nanométrica, o efeito quântico é gradualmente destacado, e a "Lei de Moore" encontrou limites físicos. Ao mesmo tempo, com uma densidade tão alta de componentes eletrônicos integrados no chip, o problema da dissipação térmica tornou-se um enorme desafio. As pessoas precisam urgentemente de uma nova tecnologia para romper o gargalo e promover o desenvolvimento sustentável de circuitos integrados. Os dispositivos spintrônicos podem alcançar maior eficiência no armazenamento, transferência e processamento de informações, explorando as propriedades de spin dos elétrons, o que é uma forma importante de superar o dilema acima. Nos últimos anos, espera-se que as propriedades topológicas em estruturas magnéticas e suas aplicações relacionadas sejam os portadores de informação dos dispositivos spintrônicos da próxima geração, que é um dos atuais pontos de pesquisa neste campo. O skyrmion (doravante denominado skyrmion magnético) é uma estrutura de spin topologicamente protegida com propriedades de quase-partículas e, como um tipo especial de parede de domínio magnético, sua estrutura é uma distribuição de magnetização com vórtices. Semelhante à parede do domínio magnético, há também uma mudança de momento magnético no skyrmion, mas ao contrário da parede de domínio, o skyrmion é uma estrutura de vórtice, e sua mudança de momento magnético é do centro para fora, e os comuns são do tipo Bloch skyrmions e skyrmions do tipo Neel. Figura 1: Diagrama esquemático da estrutura do skyrmion. (a) Skyrmions do tipo Neel (b) Skyrmions do tipo Bloch O skyrmion é um portador natural de informações com propriedades superiores, como fácil manipulação, fácil estabilidade, tamanho pequeno e alta velocidade de condução. Portanto, espera-se que os dispositivos eletrônicos baseados em skyrmions atendam aos requisitos de desempenho para dispositivos futuros em termos de não volátil, alta capacidade, alta velocidade e baixo consumo de energia. Quais são as aplicações dos Skyrmions Memória da pista de corrida Skyrmion A memória Racetrack usa nanofios magnéticos como trilhas e paredes de domínio magnético como transportadores, com corrente elétrica impulsionando o movimento das paredes do domínio magnético. Em 2013, os pesquisadores propus...

Tecnologia de imagem magnética do Diamond NV-center para pesquisa celular

Luz, eletricidade, calor e magnetismo são quantidades físicas importantes envolvidas em medições de ciências biológicas, sendo a imagem óptica a mais amplamente utilizada. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, as imagens ópticas, especialmente as imagens de fluorescência, expandiram enormemente o horizonte da pesquisa biomédica. No entanto, a imagem óptica é frequentemente limitada pelo sinal de fundo em amostras biológicas, pela instabilidade do sinal de fluorescência e pela dificuldade de quantificação absoluta, o que até certo ponto restringe a sua aplicação. A ressonância magnética (RM) é uma boa alternativa e tem ampla gama de aplicações em alguns cenários importantes das ciências da vida, como o exame de lesões cranianas, neurológicas, musculares, tendinosas, articulares e de órgãos abdominopélvicos, devido à sua penetração, baixo características de fundo e estabilidade. Embora se espere que a ressonância magnética resolva as deficiências acima mencionadas da imagem óptica, ela é limitada pela baixa sensibilidade e baixa resolução espacial, tornando difícil a aplicação à imagem no nível do tecido com resolução de mícron a nanômetro. Um sensor magnético quântico emergente desenvolvido nos últimos anos, o centro de vacância de nitrogênio (NV), um defeito de ponto luminescente em diamante, a tecnologia de imagem magnética baseada no centro NV permite a detecção de sinais magnéticos fracos com resolução de até o nível nanométrico e não é -invasivo . Isso fornece uma plataforma de medição de campo magnético flexível e altamente compatível para as ciências biológicas. É único para a realização de estudos em nível de tecido e diagnósticos clínicos nas áreas de imunidade e inflamação, doenças neurodegenerativas, doenças cardiovasculares, detecção biomagnética, agentes de contraste de ressonância magnética e especialmente para tecidos biológicos contendo fundos ópticos e aberrações de transmissão óptica, e requer análise quantitativa. Tecnologia de imagem magnética Diamond NV-center Existem dois tipos principais de tecnologia de imagem magnética de centro NV de diamante: imagem magnética de varredura e imagem magnética de campo amplo. A imagem magnética de varredura é combinada com a técnica de microscopia de força atômica (AFM), que usa um sensor central de diamante de cor única. O método de imagem é um tipo de imagem de varredura de ponto único, que possui resolução espacial e sensibilidade muito altas. No entanto, a velocidade e o alcance da imagem limitam a aplicação desta técnica em algumas áreas. A imagem magnética de campo amplo, por outro lado, usa um sensor de diamante conectado com uma alta concentração de centros NV em comparação com um único centro NV, que tem resolução espacial reduzida, mas mostra grande potencial para imagens de campo amplo e em tempo real. Este último pode ser mais apropriado para pesquisas na área de imagem magnética celular. Aplicações de Centro NV Tecnol...

Novos horizontes para materiais magnéticos 2D - Aplicações AFM do Quantum Diamond NV-center

Durante séculos, a humanidade tem explorado o magnetismo e seus fenômenos relacionados sem parar. Nos primórdios do eletromagnetismo e da mecânica quântica, era difícil para os humanos imaginar a atração dos ímãs pelo ferro e a capacidade dos pássaros, peixes ou insetos de navegar entre destinos separados por milhares de quilômetros - fenômenos surpreendentes e interessantes com o mesmo origem magnética. Essas propriedades magnéticas originam-se da carga móvel e do spin de partículas elementares, que são tão predominantes quanto os elétrons. Materiais magnéticos bidimensionais tornaram-se um ponto de pesquisa de grande interesse e abrem novos rumos para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos, que têm aplicações importantes em novos dispositivos optoeletrônicos e dispositivos spintrônicos. Recentemente, Physics Letters 2021, nº 12, também lançou um artigo especial sobre materiais magnéticos 2D, descrevendo o progresso dos materiais magnéticos 2D na teoria e nos experimentos de diferentes perspectivas. Um material magnético bidimensional com apenas alguns átomos de espessura pode fornecer o substrato para componentes eletrônicos de silício muito pequenos. Este incrível material é feito de pares de camadas ultrafinas que são empilhadas por forças de van der Waals, ou seja, forças intermoleculares, enquanto os átomos dentro das camadas estão conectados por ligações químicas. Embora seja apenas atomicamente espesso, ainda mantém propriedades físicas e químicas em termos de magnetismo, eletricidade, mecânica e óptica. Materiais Magnéticos Bidimensionais Imagem referenciada em https://phys.org/news/2018-10-flexy-flat-funcional-magnets.html Para usar uma analogia interessante, cada elétron em um material magnético bidimensional é como uma pequena bússola com um pólo norte e um pólo sul, e a direção dessas “agulhas da bússola” determina a intensidade da magnetização. Quando essas “agulhas de bússola” infinitesimais se alinham espontaneamente, a sequência magnética constitui a fase fundamental da matéria, permitindo assim a preparação de diversos dispositivos funcionais, como geradores e motores, memórias magnetorresistivas e barreiras ópticas. Essa propriedade incrível também tornou quentes os materiais magnéticos bidimensionais. Embora os processos de fabrico de circuitos integrados estejam agora a melhorar, já estão limitados pelos efeitos quânticos à medida que os dispositivos estão a encolher. A indústria microeletrônica encontrou gargalos como baixa confiabilidade e alto consumo de energia, e a lei de Moore, que dura quase 50 anos, também encontrou dificuldades (lei de Moore: o número de transistores que podem ser acomodados em um circuito integrado dobra em cerca de a cada 18 meses). Se materiais magnéticos bidimensionais puderem ser usados no futuro no campo de sensores magnéticos, memória aleatória e outros novos dispositivos spintrônicos, poderá ser possível quebrar o gargalo do desempenho ...