Magnetometro NV a scansione, microscopio quantistico a diamante

Studio delle applicazioni AFM del centro Skyrmion - Quantum Diamond NV

Riesci a immaginare un disco rigido di un laptop delle dimensioni di un chicco di riso? Skyrmion, una misteriosa struttura quasiparticellare nel campo magnetico, potrebbe trasformare questa idea apparentemente impensabile in realtà, con più spazio di archiviazione e velocità di trasferimento dati più elevate per questo "chicco di riso. Allora come osservare questa strana struttura particellare? Il CIQTEK Quantum Diamond Atomic Il Force Microscope (QDAFM), basato sul centro di azoto vacante (NV) nell'imaging a scansione di diamanti e AFM, può dirti la risposta. Cos'è Skyrmion Con il rapido sviluppo di circuiti integrati su larga scala, il processo dei chip su scala nanometrica, l'effetto quantistico viene gradualmente evidenziato e la "Legge di Moore" incontra limiti fisici. Allo stesso tempo, con una densità così elevata di componenti elettronici integrati nel chip, il problema della dissipazione termica è diventato una sfida enorme. Le persone hanno urgentemente bisogno di una nuova tecnologia per superare il collo di bottiglia e promuovere lo sviluppo sostenibile dei circuiti integrati. I dispositivi spintronici possono raggiungere una maggiore efficienza nell’archiviazione, nel trasferimento e nell’elaborazione delle informazioni sfruttando le proprietà di spin degli elettroni, che è un modo importante per superare il dilemma di cui sopra. Negli ultimi anni si prevede che le proprietà topologiche nelle strutture magnetiche e le relative applicazioni diventeranno i portatori di informazioni dei dispositivi spintronici di prossima generazione, che è uno degli attuali punti caldi della ricerca in questo campo. Lo skyrmion (di seguito denominato skyrmion magnetico) è una struttura di spin topologicamente protetta con proprietà quasiparticellari e, essendo un tipo speciale di parete del dominio magnetico, la sua struttura è una distribuzione di magnetizzazione con vortici. Similmente alla parete del dominio magnetico, c'è anche un'inversione del momento magnetico nello skyrmion, ma a differenza della parete del dominio, lo skyrmion è una struttura a vortice e l'inversione del momento magnetico è dal centro verso l'esterno, e quelli comuni sono di tipo Bloch skyrmion e skyrmion di tipo Neel. Figura 1: diagramma schematico della struttura di Skyrmion. (a) Skyrmion di tipo Neel (b) Skyrmion di tipo Bloch Lo skyrmion è un portatore di informazioni naturale con proprietà superiori come facile manipolazione, facile stabilità, dimensioni ridotte e velocità di guida elevata. Pertanto, si prevede che i dispositivi elettronici basati sugli skyrmion soddisfino i requisiti prestazionali dei dispositivi futuri in termini di non volatile, alta capacità, alta velocità e basso consumo energetico. Quali sono le applicazioni di Skyrmions Memoria dell'ippodromo di Skyrmion La memoria delle piste utilizza nanofili magnetici come tracce e pareti dei domini magnetici come trasportatori, con la corrente...

Tecnologia di imaging magnetico del centro Diamond NV per la ricerca cellulare

Luce, elettricità, calore e magnetismo sono tutte quantità fisiche importanti coinvolte nelle misurazioni delle scienze della vita, e l'imaging ottico è quello più utilizzato. Con il continuo sviluppo della tecnologia, l’imaging ottico, in particolare l’imaging a fluorescenza, ha notevolmente ampliato l’orizzonte della ricerca biomedica. Tuttavia, l’imaging ottico è spesso limitato dal segnale di fondo nei campioni biologici, dall’instabilità del segnale di fluorescenza e dalla difficoltà della quantificazione assoluta, che in una certa misura ne limitano l’applicazione. La risonanza magnetica (MRI) è una buona alternativa e ha una vasta gamma di applicazioni in alcuni importanti scenari delle scienze della vita, come l'esame di lesioni craniche, neurologiche, muscolari, tendinee, articolari e degli organi addominopelvici, grazie alla sua penetrazione, bassa caratteristiche di fondo e stabilità. Sebbene si prevede che la risonanza magnetica risolva le carenze sopra menzionate dell'imaging ottico, è limitata dalla bassa sensibilità e dalla bassa risoluzione spaziale, che ne rendono difficile l'applicazione all'imaging a livello tissutale con risoluzione da micron a nanometro. Un sensore magnetico quantistico emergente sviluppato negli ultimi anni, il centro di azoto vacante (NV), un punto difettoso luminescente nel diamante, la tecnologia di imaging magnetico basata su centro NV consente il rilevamento di segnali magnetici deboli con risoluzione fino al livello nanometrico e non è -invasivo . Ciò fornisce una piattaforma di misurazione del campo magnetico flessibile e altamente compatibile per le scienze della vita. È unico per condurre studi a livello tissutale e diagnostica clinica nei campi dell'immunità e dell'infiammazione, delle malattie neurodegenerative, delle malattie cardiovascolari, del rilevamento biomagnetico, degli agenti di contrasto per risonanza magnetica e in particolare dei tessuti biologici contenenti sfondi ottici e aberrazioni di trasmissione ottica e richiede analisi quantitativa. Tecnologia di imaging magnetico con centro NV Diamond Esistono due tipi principali di tecnologia di imaging magnetico con centro NV del diamante: imaging magnetico a scansione e imaging magnetico ad ampio campo. L'imaging magnetico a scansione è combinato con la tecnica della microscopia a forza atomica (AFM), che utilizza un sensore centrale monocolore a diamante. Il metodo di imaging è un tipo di imaging a scansione a punto singolo, che ha una risoluzione spaziale e una sensibilità molto elevate. Tuttavia, la velocità e la portata dell’immagine limitano l’applicazione di questa tecnica in alcune aree. L'imaging magnetico ad ampio campo, d'altra parte, utilizza un sensore di diamante legato con un'alta concentrazione di centri NV rispetto a un singolo centro NV, che ha una risoluzione spaziale ridotta ma mostra un grande potenziale per l'imaging ad ampio campo in tempo reale. Quest'ultimo potrebbe essere più...

Nuovi orizzonti per i materiali magnetici 2D - Applicazioni AFM del centro NV del diamante quantistico

Per secoli l’umanità ha esplorato senza sosta il magnetismo e i fenomeni ad esso correlati. Agli albori dell'elettromagnetismo e della meccanica quantistica, era difficile per gli esseri umani immaginare l'attrazione dei magneti sul ferro e la capacità di uccelli, pesci o insetti di navigare tra destinazioni distanti migliaia di chilometri: fenomeni sorprendenti e interessanti con la stessa forza. origine magnetica. Queste proprietà magnetiche hanno origine dalla carica in movimento e dalla rotazione delle particelle elementari, che sono prevalenti quanto gli elettroni. I materiali magnetici bidimensionali sono diventati un punto caldo di ricerca di grande interesse e aprono nuove direzioni per lo sviluppo di dispositivi spintronici, che hanno importanti applicazioni in nuovi dispositivi optoelettronici e dispositivi spintronici. Recentemente, Physics Letters 2021, n. 12, ha lanciato anche uno speciale sui materiali magnetici 2D, descrivendo il progresso dei materiali magnetici 2D nella teoria e negli esperimenti da diverse prospettive. Un materiale magnetico bidimensionale spesso solo pochi atomi può fornire il substrato per componenti elettronici in silicio molto piccoli. Questo straordinario materiale è formato da coppie di strati ultrasottili che sono impilati insieme dalle forze di van der Waals, cioè forze intermolecolari, mentre gli atomi all'interno degli strati sono collegati da legami chimici. Sebbene abbia uno spessore solo atomico, conserva ancora proprietà fisiche e chimiche in termini di magnetismo, elettricità, meccanica e ottica. Materiali magnetici bidimensionali Immagine citata da https://phys.org/news/2018-10-flexy-flat-functional-magnets.html Per usare un'analogia interessante, ogni elettrone in un materiale magnetico bidimensionale è come una piccola bussola con un polo nord e un polo sud, e la direzione di questi "aghi della bussola" determina l'intensità della magnetizzazione. Quando questi infinitesimi “aghi della bussola” si allineano spontaneamente, la sequenza magnetica costituisce la fase fondamentale della materia, consentendo così la predisposizione di numerosi dispositivi funzionali, come generatori e motori, memorie magnetoresistive e barriere ottiche. Questa straordinaria proprietà ha reso caldi anche i materiali magnetici bidimensionali. Sebbene i processi di produzione dei circuiti integrati stiano ora migliorando, sono già limitati dagli effetti quantistici dovuti alla riduzione dei dispositivi. L'industria microelettronica ha incontrato colli di bottiglia quali la bassa affidabilità e l'elevato consumo energetico, e anche la legge di Moore, che è in vigore da quasi 50 anni, ha incontrato difficoltà (legge di Moore: il numero di transistor che possono essere alloggiati su un circuito integrato raddoppia in circa ogni 18 mesi). Se in futuro i materiali magnetici bidimensionali potessero essere utilizzati nel campo dei sensori magnetici, della memoria casuale e di al...

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