Aplicaciones de magnetometría de alta resolución mediante sensado cuántico con centros NV en diamante

ayer - Aula Magna - FAMAF Estudiantes

Charla a cargo del Dr. Fernando Meneses, investigador post-doctoral de la Universidad de Melbourne, Australia.

En el área de sensado cuántica, los centros Nitrógeno-Vacancia (NV) en diamante han demostrado un gran potencial en la detección de campos magnéticos, con sensibilidades de hasta 50 pT/Hz1/2, capaces de operar en condiciones de temperatura y presión ambiente y sin la necesidad de escudos magnéticos [1]. Además, sensores basados en ensambles de centros NV pueden realizar mapas magnéticos de alta resolución espacial, en principio limitados por difracción hasta 400 nm, pero técnicas de super-resolución pueden empujar el límite hasta pocos nm.

En esta charla explicaré la física subyacente detrás de estos sensores y resultados destacados en las dos universidades en los que realicé post-doctorados: City College of New York, grupo dirigido por Carlos Meriles; y University of Melbourne, grupo dirigido por Lloyd Hollenberg y David Simpson. En particular, comentaré investigaciones sobre mapas magnéticos de alta resolución en materiales ultra-delgados con perspectivas de uso en espintrónica [2]; mapas magnéticos y de corriente eléctrica en dispositivos fotovoltaicos [3]; y finalmente sobre aplicaciones magnéticas de un sensor cuántico basado en defectos de vacancia de boro con carga negativa (VB-) en nitruro de boro hexagonal (hBN), que posee similitudes con los centros NV en diamante y presenta la gran ventaja de ser un material bi-dimensional [4].

Referencias

[1] Scholten et al. "Widefield quantum microscopy with nitrogen-vacancy centers in diamond: Strengths, limitations, and prospects." Journal of Applied Physics 130 (2021).

[2] Meneses et al. "Stray magnetic field imaging of thin exfoliated iron halides flakes." Physical Review B 109 (2024): 064416.

[3] Scholten et al. "Imaging current paths in silicon photovoltaic devices with a quantum diamond microscope." Physical Review Applied 18 (2022): 014041.

[4] Robertson et al. "Detection of paramagnetic spins with an ultrathin van der Waals quantum sensor." ACS nano 17 (2023): 13408-13417.