Измерения силы и других параметров магнитных полей являются одним из самых важных атрибутов достаточно большого круга научных исследований и экспериментов. И не так давно исследователи из университета Базеля, Швейцария, разработали новое, сверхминиатюрное устройство, способное «чувствовать» даже самые слабые магнитные поля, как поля, возникающие при работе нейронов нервных тканей или поля, индуцируемые процессом биения сердца.
Разработанное учеными устройство относится к классу сверхпроводящих квантовых интерферометров (superconducting quantum interference device, SQUID), его размер составляет всего 10 нанометров, что в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. Основой устройства, которое считается самым маленьким в свое классе на сегодняшний день, являются два слоя графена, разделенные очень тонким слоем нитрида бора. А вся конструкция интерферометра представляет собой «стопку» из шести слоев различных двумерных материалов.
Отметим, что SQUID-устройства давно известны и широко используются людьми. Все они устроены в виде так называемой «квантовой сверхпроводящей петли», контура, по которому циркулируют электроны. Измеряя параметры движения электронов в петле и точку, в которой вся структура перестает быть сверхпроводником, можно вычислить силу воздействующего на все это магнитного поля. Однако, интерферометры, построенные по такой классической схеме, имеют достаточно высокий порог нижнего предела чувствительности, другими словами, минимальной силы магнитного поля, которое они могут зарегистрировать.
Сложная шестислойная структура нового интерферометра, за счет некоторых возникающих там эффектов, позволила обойти некоторые из существующих ограничений, сделав данное устройство способным к регистрации более слабых магнитных полей. Более того, существует возможность управления чувствительностью устройства путем изменения расстояния между слоями графена и регулирования силы тока, протекающего сквозь устройство в целом.
Новый интерферометр может быть изготовлен при помощи существующих технологий, используемых для производства полупроводниковых приборов. И он обладает огромным потенциалом для того, чтобы сделать еще более точными измерения магнитных полей, войдя в состав медицинского, научного и промышленного оборудования. А ученые из Швейцарии продолжают эксперименты с различными типами материалов и наноструктур для того, чтобы получить SQUID меньших размеров и обеспечивающих еще большую точность измерения слабых магнитных полей.
