Quantensensoren zur hochpräzisen Magnetfeldmessung an Supraleitern

Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institute und des Departements Physik der Universität Basel haben eine neue Methode vorgestellt, mit der sie zum ersten Mal bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunktes Magnetfelder auf der Nanometerskala abbilden konnten. Sie nutzten dabei besondere Diamanten als Quantensensoren in einem neuartigen Mikroskop, um Bilder von Magnetfeldern in Supraleitern in bisher unerreichter Auflösung zu generieren. Die Forscher können damit Messungen vornehmen, die neue Erkenntnisse in der Festkörperphysik erlauben, berichten sie in «Nature Nanotechnology». Die Gruppe von Georg-H.-Endress-Professor Patrick Maletinsky erforscht bereits seit einigen Jahren sogenannte Stickstoff-Vakanzzentren (NV-Zentren) in Diamanten, um diese als hochpräzise Sensoren einzusetzen. Die NV-Zentren sind natürliche Defekte im Kristallgitter von Diamanten. Die darin enthaltenen Elektronen lassen sich anregen und manipulieren und reagieren empfindlich auf elektrische und magnetische Felder in ihrer Umgebung. Dabei ist es der Eigendrehimpuls (Spin) der Elektronen, der sich in Abhängigkeit der Umgebung verändert und mithilfe verschiedener Messmethoden erfassen lässt.