HU-Forschungsteam entwickelt neuen Quantensensor
Mithilfe des Verfahrens können Defekte im Kristallgitter von Materialien in Echtzeit und mit bislang ungekannter Präzision gemessen werden.
Visualisierung eines Kristallgitters mit Defekt und eingebrachtem Farbzentrum (Cem Güney Torun)
Von Computerchips bis hin zu Quantenpunkten - technologische Plattformen wie diese wurden erst durch ein detailliertes Verständnis der eingesetzten Festkörpermaterialien möglich, zum Beispiel von Silizium oder komplexere Halbleitermaterialien. Zu diesem Verständnis gehört auch, Verunreinigungen imKristallgitter solcher Materialien identifizieren und kontrollieren zu können. Fehlt etwa in der Gitterstruktur derKristalle ein Atom, kann sich dort ein einzelnes Elektron und damit elektrische Ladung fangen. Solche Ladungsfallen erzeugen elektromagnetisches Rauschen, das die Funktionsfähigkeit dieser Materialen einschränkt. Allerdings ist es außerordentlich schwierig, diese Ladungsfallen auf einer atomaren Größenskala zu lokalisieren.
Patentanmeldung: Werkzeug für Materialwissenschaftler im Quantenzeitalter
Eine Studie, die die Eigenschaften des Sensors demonstriert, haben die Forschenden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Zudem haben sie das Verfahren und die Vorrichtung zur Lokalisierung von Ladungsfallen in einem Kristallgitter in Deutschland und in den USA als Patent angemeldet. ,,Dieses Gerät ist ein neues Werkzeug für Materialwissenschaftler, das physikalische Prozesse sichtbar machtund verstehen hilft, die wir bisher nicht beobachten konnten. Denn wir können nun die Wechselwirkung von Ladungen mit Kristalldefekten deutlich präziser lokalisieren und zudem viel schneller aufzeichnen als zuvor", sagt Gregor Pieplow, der die Software und die methodologischen Grundlagen für den Sensor entwickelt hat. ,,Das Potenzial des Sensors ist noch wesentlich größer", ergänzt Cem Güney Torun, der an der Konzeption und dem Aufbau des Experimentes gearbeitet hat. ,,Die Integration von Farbzentren in mikroskopische Diamantspitzen wird es ermöglichen, verschiedenste Materialien zu analysieren und einen wirklich atomaren, zeitaufgelösten und schnellen Scansensor zu realisieren."
Weitere Informationen
zum Fachartikel
zur Patentanmeldung in USA
Link zur Patentanmeldung in Deutschland
