Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Hochkarätige“ Messergebnisse dank künstlicher Diamanten: Physiker entwickeln Magnetfeld-Sensor

19.12.2011
Wissenschaftler um die Physikprofessoren Fedor Jelezko (Universität Ulm) und Jörg Wrachtrup (Universität Stuttgart) haben einen „hochkarätigen“ Sensor entwickelt, mit dem sich magnetische und elektrische Felder im Nanobereich besonders genau messen lassen. Dazu nutzen die Forscher atomare Defekte in extrem reinen, künstlich hergestellten Diamanten.

Die Energie des „Spins“ eines so genannten Stickstoff-Fehlstellenzentrums ändert sich nämlich, sobald der Diamant in ein magnetisches Feld gerät. Diese Änderung des Energieniveaus kann mit optisch detektierter Mikrowellen-Spektroskopie einfach nachvollzogen werden. Spezielle Messprotokolle erlauben dann präzise Rückschlüsse auf die Stärke des Feldes.

Ihre Erkenntnisse haben die Wissenschaftler der Universitäten Ulm und Stuttgart sowie des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung (Stuttgart) und der australischen Macquarie University jetzt vorab auf der Webseite der renommierten Fachzeitschrift „Nature Nanotechnology“ veröffentlicht.

„Im Gegensatz zu unserem neuen Sensor funktionieren bisherige vergleichbare Messmethoden oft nur bei Tiefsttemperaturen oder im Vakuum“, erklärt Fedor Jelezko. Das Diamantgitter wirke als Schutzhülle, weswegen der jüngst entwickelte Sensor auch bei Raumtemperatur präzise arbeite. Ein weiterer Vorteil der Neuentwicklung: Der Diamanten-Sensor ist extrem klein und erlaubt bei hoher Empfindlichkeit und Ortsauflösung ungeahnte Einsichten in die „Nanowelt“. So könnten zum Beispiel Kernspins in biologischen Molekülen erfasst werden. Schon jetzt hat sich die Messgenauigkeit gegenüber bisherigen Methoden um ein Vielfaches erhöht: „Aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation haben wir jetzt die Grenze der Genauigkeit erreicht“, so Jelezko.

Während bisherige, mit millimetergroßen Diamanten durchgeführte Untersuchungen der Grundlagenforschung dienen, könnten kleinste Edelsteine schon bald die Atomkraftmikroskopie (AFM) verbessern. Und zwar, indem wenige Nanometer große Diamanten an der Spitze des AFM-Hebels präzise Messungen und somit etwa Strukturanalysen einzelner Moleküle ermöglichen.

Im Rahmen des Kooperationsprojekts haben die Wissenschaftler unter anderem einen Algorithmus entwickelt, mit dem die Eigenschaften eines solchen Sensors deutlich verbessert werden. Diese und andere Erkenntnisse ließen sich auf angrenzende Forschungsfelder übertragen, sagt Jelezko und meint zum Beispiel Bemühungen um einen extrem leistungsfähigen Quantencomputer.

Interdisziplinarität ist dem Direktor des Instituts für Quantenoptik ohnehin wichtig, handelt es sich doch um ein Forschungsprojekt, an dem das Zentrum für Integrierte Quantenwissenschaft und –technologie (IQ ST) beteiligt ist. In diesem Zentrum wollen Wissenschaftler der Universitäten Ulm und Stuttgart sowie des Stuttgarter Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung die fächerübergreifende Zusammenarbeit in der Quantenwissenschaft stärken. Die Forscher sind vom Projekt SQTEC des Europäischen Forschungsrats (ERC), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie den EU-Projekten DIAMANT und SOLID gefördert worden.

Prof. Dr. Fedor Jelezko, Tel.: 0731/50-23750
Prof. Dr. Jörg Wrachtrup, Tel: 0711/685 65278

Annika Bingmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2011.224.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Moleküle brillant beleuchtet
23.04.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Wie zerfallen kleinste Bleiteilchen?
23.04.2018 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics