De la bijuterii la senzori cuantici

Timp de secole, diamantele au fost apreciate exclusiv ca pietre prețioase. Astăzi însă, diamantele sintetice stau la baza unor tehnologii de vârf. În structura lor cristalină sunt introduse artificial așa-numitele „vacanțe de azot” (nitrogen vacancies – NV), mici defecte controlate care reacționează extrem de sensibil, la nivel cuantic, la modificări ale mediului înconjurător.

Aceste centre NV răspund la câmpuri magnetice și electrice, iar reacția lor poate fi citită sub formă de emisii de lumină. Practic, diamantul devine un senzor capabil să „vadă” fenomene fizice care până acum erau invizibile pentru instrumentele clasice. După cum explica un cercetător britanic citat de Financial Times, modificările stărilor cuantice de spin se traduc direct în semnale optice măsurabile.

UE investește 81 de milioane EUR într-o fabrică de diamante sintetice pentru industria semiconductorilor

Ce înseamnă „a doua revoluție cuantică”

Prima mare revoluție cuantică a dus la apariția electronicii moderne, a laserelor și a supraconductorilor. Acum, spun oamenii de știință, începe o nouă etapă: nu doar înțelegerea fenomenelor cuantice, ci și controlul și măsurarea lor directă, cu aplicații practice clare.

Această a doua revoluție este deosebit de importantă în domeniul senzorilor, unde tehnologia bazată pe diamante cuantice permite detectarea unor variații extrem de mici ale câmpurilor fizice. Cercetările la care participă și specialiști din Ungaria vizează inclusiv aplicații biologice și geofizice, unde sensibilitatea ridicată este esențială.

Cum funcționează senzorii din diamant

Vacanțele de azot din diamant funcționează ca o busolă extrem de fin calibrată. Atunci când sunt expuse la un câmp magnetic sau electric extern, acestea își modifică starea cuantică, iar schimbarea este „tradusă” în lumină. Intensitatea și caracteristicile luminii emise indică mărimea și natura semnalului detectat.

Un avantaj major al acestei tehnologii este faptul că funcționează la temperatura camerei și la presiune ambientală, fără a necesita condiții extreme de laborator. Acest lucru face posibilă utilizarea senzorilor cuantici pe bază de diamant în aplicații reale, nu doar în experimente teoretice.

Unde pot fi folosite diamantele cuantice

Posibilele aplicații sunt extrem de variate. În medicină, senzorii pot permite detectarea foarte timpurie a unor boli sau identificarea rapidă a virusurilor, prin măsurarea unor semnale biologice extrem de slabe. În navigație, tehnologia ar putea duce la sisteme independente de GPS, care folosesc câmpul magnetic al Pământului pentru orientare.

În cercetarea geologică, diamantele cuantice pot măsura variații minuscule ale câmpului magnetic, utile în explorări sau monitorizarea activității tectonice. De asemenea, tehnologia poate contribui la cartografie și sisteme GIS extrem de precise. Pe termen mai lung, un expert german susține că acești senzori ar putea juca un rol inclusiv în dezvoltarea interfețelor om-mașină, fiind capabili să detecteze chiar și cele mai slabe semnale electrice generate de activitatea cerebrală.

Industria și piața: de la laborator la aplicații comerciale

Deși comercializarea senzorilor cuantici pe bază de diamant este încă la început, câteva companii au intrat deja pe acest teren. Element Six explorează zeci de direcții de aplicare și se concentrează tot mai mult pe integrarea tehnologiei în sistemele electronice existente.

Alte companii precum Quantum Brilliance sau QuantumDiamonds GmbH testează utilizarea senzorilor cuantici din diamant în industrie și în sectorul semiconductorilor.

Deși nu este încă clar când un dispozitiv cuantic bazat pe diamant va deveni un produs de larg consum, jucătorii din industrie susțin că soluții mai practice și mai accesibile sunt așteptate în viitorul apropiat, pe măsură ce „a doua revoluție cuantică” începe să prindă contur.

  Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCBusiness și pe Google News

Ţi s-a părut interesant acest articol?

Urmărește pagina de Facebook DCBusiness pentru a fi la curent cu cele mai importante ştiri despre evoluţia economiei, modificările fiscale, deciziile privind salariile şi pensiile, precum şi alte analize şi informaţii atât de pe plan intern cât şi extern.