微型量子传感器看到压力下的材料变换
金刚石砧细胞使科学家们能够在实验室设备的范围内重现极端现象，例如地幔深处的压碎压力，或实现只能由高压触发的化学反应。为了开发新的高性能材料，科学家们需要了解有用的特性，如磁性和强度，在如此恶劣的条件下是如何变化的。但通常，要以足够的灵敏度测量这些特性，需要一个能够承受金刚石砧室内部破碎力的传感器。通过将金刚石砧内的天然原子缺陷转化为微型量子传感器，科学家们开发了一种工具，可以为传统传感器无法进行的各种实验打开大门。
在原子水平上，钻石的坚固性归功于以四面体晶体结构结合在一起的碳原子。但是当钻石形成时，一些碳原子可能会被撞出它们的“晶格位置”，这是晶体结构中的一个空间，就像它们指定的停车位一样。当晶体中的氮原子杂质与空位相邻时，会形成一种特殊的原子缺陷：氮空位 (NV) 中心。科学家们使用 NV 中心作为微型传感器来测量单个蛋白质的磁性、单个电子的电场以及活细胞内的温度。
为了利用 NV 中心的固有传感特性，研究人员直接在金刚石砧内设计了一层薄薄的中心，以便拍摄高压室内的物理快照。在十分之一克拉的钻石内生成一层厚度为几百个原子的 NV 中心传感器后，研究人员测试了 NV 传感器测量金刚石砧座高压室的能力。
当被激光激发时，传感器会发出明亮的红色阴影。通过探测这种荧光的亮度，研究人员能够看到传感器如何响应环境中的微小变化。 NV 传感器表明，曾经平坦的金刚石砧表面在压力下开始在中心弯曲——这种现象称为“杯突”，即压力向砧尖端中心集中。
既然他们已经展示了如何将 NV 中心设计成金刚石砧座电池，研究人员计划使用该设备来探索超导氢化物的磁性行为——这种材料在接近室温的高压下导电而不会损失，这可能会彻底改变能量的方式。被存储和传输。
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