डायमंड धूल कम लागत वाली, उच्च दक्षता चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने में सक्षम बनाता है

सिलिकॉन कार्बाइड (जुलाई 2019).

Anonim

यूसी बर्कले इंजीनियरों ने एक ऐसा उपकरण बनाया है जो चुंबकीय क्षेत्र डिटेक्टरों को बिजली के लिए आवश्यक ऊर्जा को नाटकीय रूप से कम कर देता है, जो क्रांतिकारी परिवर्तन कर सकता है कि हम अपने इलेक्ट्रॉनिक्स, हमारे ग्रह और यहां तक ​​कि हमारे शरीर के माध्यम से चलने वाले चुंबकीय क्षेत्रों को कैसे मापते हैं।

डोमिनिक लैबानोवस्की ने कहा, "आज यहां के सबसे अच्छे चुंबकीय सेंसर भारी तापमान पर काम करते हैं, और हजारों डॉलर खर्च कर सकते हैं, " जो डॉक्टरेट बनाने वाले नायकों से बने एक पोस्टडोक्टरल शोधकर्ता के रूप में डिवाइस बनाने में मदद करते हैं, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर विज्ञान विभाग में। "हमारे सेंसर उन नेविगेशन से मेडिकल इमेजिंग से प्राकृतिक संसाधन अन्वेषण के लिए बहुत से अनुप्रयोगों में उन अधिक कठिन उपयोग करने वाले सेंसर को प्रतिस्थापित कर सकते हैं।"

प्रत्येक बार हीरा-आधारित सेंसर एक चुंबकीय क्षेत्र को मापता है, इसे पहले 1 से 10 वाट माइक्रोवेव विकिरण के साथ विस्फोटित किया जाना चाहिए ताकि वे चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति संवेदनशील हो सकें, जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों को पिघलने के लिए पर्याप्त शक्ति है। शोधकर्ताओं ने 1000 गुना कम बिजली का उपयोग करके माइक्रोवेव के साथ छोटे हीरे को उत्तेजित करने का एक नया तरीका पाया, जिससे चुंबकीय-सेंसिंग डिवाइस बनाने के लिए यह संभव हो गया जो सेल फोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स में फिट हो सके।

ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के सहयोग से यूसी बर्कले में सईफ सलाहुद्दीन की प्रयोगशाला के नेतृत्व में इस काम का नेतृत्व किया गया था। टीम साइंस एडवांस पत्रिका में अपने डिवाइस ऑनलाइन 7 सितंबर की रिपोर्ट करती है।

दोषपूर्ण हीरे

नाइट्रोजन गैस के जेट के साथ एक हीरे पर बमबारी करने से इसके कुछ ऑर्डर किए गए कार्बन परमाणुओं को खटखटाया जा सकता है, जिससे उन्हें नाइट्रोजन परमाणुओं के साथ बदल दिया जा सकता है। नाइट्रोजन रिक्ति (एनवी) केंद्रों वाले इन नाइट्रोजन इंटरलोपर्स-अद्वितीय गुण हैं जो वैज्ञानिकों द्वारा अच्छी तरह से समझ में आते हैं।

Labanowski ने कहा, "आप इन एनवी केंद्रों को बहुत शक्तिशाली सेंसर के रूप में उपयोग कर सकते हैं, लेकिन पारंपरिक रूप से उनके अनुप्रयोग सीमित हैं क्योंकि उन्हें पढ़ने के लिए बहुत सारी शक्तियां होती हैं।"

चुंबकीय क्षेत्रों का पता लगाने के लिए, वैज्ञानिकों को सबसे पहले एनवी केंद्रों को उच्च शक्ति वाले माइक्रोवेव विकिरण के साथ मारा जाना चाहिए, जो आपके मानक माइक्रोवेव की लगभग एक सौवीं शक्ति या औसत सेल फोन द्वारा खपत बिजली के दस गुना बराबर है। फिर वे लेजर के साथ एनवी केंद्रों को उजागर करते हैं, जो नाइट्रोजन परमाणुओं द्वारा अवशोषित और उत्सर्जित होते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत उत्सर्जित लेजर प्रकाश की ताकत से संबंधित है: उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता क्षेत्र की शक्ति को मापने के लिए उपयोग की जा सकती है

डिवाइस बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने डायमंड नैनोक्रिस्टल रखा- जिसमें हजारों एनवी केंद्र शामिल हैं- एक मल्टीफ़्रोनिक नामक एक फिल्म पर। इस नई प्रकार की सामग्री क्रिस्टल को माइक्रोवेव ऊर्जा को अधिक कुशलता से स्थानांतरित करने में सक्षम है।

लैबानोवस्की ने कहा, "यह तकनीक नाटकीय रूप से सेंसर की बिजली खपत को कम करती है और उन्हें यथार्थवादी अनुप्रयोगों के लिए उपयोग करने योग्य बनाती है।"

शरीर के अंदर और पृथ्वी के नीचे इमेजिंग

चुंबकीय सेंसर के चिकित्सा अनुप्रयोगों में मैग्नेटोएन्सेफ्लोग्राफी शामिल होती है, जो मस्तिष्क तरंगों, या मैग्नेटोकार्डियोग्राफी को मापने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करती है, जो छवि हृदय समारोह में चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करती है। वर्तमान में ये मशीनें एक छोटे से कमरे का आकार हैं और $ 3 मिलियन से ऊपर की लागत हो सकती हैं।

"लो-पावर एनवी सेंसर के साथ, आप कल्पना कर सकते हैं कि कमरे के आकार की मैग्नेटोएन्सेफ्लोग्राफी मशीन लेना और उसे हेल्मेट की तरह बदलना, आकार और लागत को नाटकीय रूप से कम करना, " लैबानोवस्की ने कहा।

सेंसर को दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को भूमिगत, या नेविगेशन में सुधार के लिए सेल फोन में इस्तेमाल करने में सहायता के लिए विमानों या ड्रोन में भी रखा जा सकता है।

सलहुद्दीन का कहना है कि चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने एनवी केंद्रों का सिर्फ एक आवेदन है। टीम विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में एनवी केंद्रों और अन्य प्रकार के क्वांटम सिस्टम का उपयोग करने के लिए अपनी तकनीक को परिष्कृत करने की योजना बना रही है।

"हालांकि हमने चुंबकीय क्षेत्र संवेदन पर जोर दिया, लेकिन हमारे काम से क्वांटम कंप्यूटिंग सहित आवेदन के बहुत व्यापक क्षेत्रों के साथ सामान्य रूप से क्वांटम सिस्टम का विद्युत हेरफेर हो सकता है।"

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