Quantensensor für die Welt der Atome gebaut

Taner Esat vom Forschungszentrum Jülich konzipierte den Sensor (Foto: fz-juelich.de, Sascha Kreklau)

Jülich/Seoul (pte010/25.07.2024/11:00) - Forscher des Forschungszentrums Jülich ( https://www.fz-juelich.de ) und des IBS Center for Quantum Nanoscience ( https://qns.science/ ) haben einen neuen Quantensensor durch Verwendung eines einzelnen Moleküls entwickelt, der winzige magnetische Felder auf atomarer Skala vermessen kann. Damit wird ein MRT-ähnliches Tool zur Untersuchung von Quantenmaterialien Realität.

Neuartiger Ansatz

Das Instrument nutzt ein einzelnes Molekül an der Spitze eines Rastertunnelmikroskops als Sensor. Dieser neuartige Ansatz ermöglicht es, den Sensor bis auf wenige Atomabstände an Objekte heranzuführen und deren elektrische und magnetische Eigenschaften aufzuspüren.

Der Sensor hat eine Energieauflösung, die es ermöglicht, Veränderungen in magnetischen und elektrischen Feldern mit einer räumlichen Auflösung im Bereich eines Zehntel Ångström zu erkennen, wobei ein Ångström einem Atomdurchmesser entspricht. Darüber hinaus lässt sich der Quantensensor in bestehenden Laboren weltweit konstruiert und implementieren.

Neue scharfe Bilder

"Dieser Quantensensor ist ein Wendepunkt, da er Bilder von Materialien liefert, die so detailreich sind wie ein MRT, und gleichzeitig einen neuen Standard für die räumliche Auflösung von Quantensensoren setzt", so der Jülicher Forscher Taner Esat.

Der neue Quantensensor eröffnet laut den Experten neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Quantenmaterialien, die Entwicklung neuer Katalysatoren und die Erforschung des grundlegenden Quantenverhaltens molekularer Systeme, beispielsweise in der Biochemie. Details ( https://doi.org/10.1038/s41565-024-01724-z ) der Neuentwicklung sind im Fachmagazin "Nature Nanotechnology" nachzulesen.

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