p Os engenheiros da UC Berkeley criaram um dispositivo que reduz drasticamente a energia necessária para alimentar os detectores de campo magnético, que pode revolucionar a forma como medimos os campos magnéticos que fluem através de nossos eletrônicos, Nosso planeta, e até mesmo nossos corpos. p "Os melhores sensores magnéticos que existem hoje são volumosos, operam apenas em temperaturas extremas, e pode custar dezenas de milhares de dólares, "disse Dominic Labanowski, que ajudou a criar o dispositivo, que é feito de diamantes com infusão de nitrogênio, como pesquisador de pós-doutorado no departamento de engenharia elétrica e ciência da computação. "Nossos sensores podem substituir aqueles sensores mais difíceis de usar em muitas aplicações, desde navegação a imagens médicas e exploração de recursos naturais."

p Cada vez que um sensor baseado em diamante mede um campo magnético, deve primeiro ser explodido com 1 a 10 Watts de radiação de microondas para prepará-los para serem sensíveis aos campos magnéticos, que é energia suficiente para derreter componentes eletrônicos. Os pesquisadores descobriram uma nova maneira de excitar diamantes minúsculos com micro-ondas usando 1000 vezes menos energia, tornando viável a criação de dispositivos de detecção magnética que podem caber em aparelhos eletrônicos como telefones celulares.

p Este trabalho foi liderado pelo laboratório de Sayeef Salahuddin na UC Berkeley em colaboração com pesquisadores da Ohio State University. A equipe relata seu dispositivo online em 7 de setembro no jornal Avanços da Ciência .

p Diamantes Defeituosos

p Bombardear um diamante com um jato de gás nitrogênio pode destruir alguns de seus átomos de carbono altamente ordenados, substituindo-os por átomos de nitrogênio. Esses invasores de nitrogênio - chamados centros de vacância de nitrogênio (NV) - têm propriedades únicas que são bem compreendidas pelos cientistas.

p "Você pode usar esses centros NV como sensores muito poderosos, mas, tradicionalmente, seus aplicativos são limitados porque é preciso muito poder para lê-los, "disse Labanowski.

p Para detectar campos magnéticos, os cientistas primeiro têm que atingir os centros NV com radiação de microondas de alta potência, igual a cerca de um centésimo da potência de seu micro-ondas padrão ou dez vezes a potência consumida por um telefone celular médio. Eles então iluminam os centros NV com um laser, que é absorvido e emitido pelos átomos de nitrogênio.

p A força do campo magnético está relacionada com a força da luz laser emitida:a intensidade da luz emitida pode ser usada para medir a força do campo

p Para criar o dispositivo, os pesquisadores colocaram nanocristais de diamante - contendo milhares de centros NV cada - em um filme chamado multiferróico. Este novo tipo de material é capaz de transferir energia de microondas para os cristais com muito mais eficiência.

p "Esta técnica reduz drasticamente o consumo de energia dos sensores e os torna utilizáveis ​​para aplicações realistas, "Labanowski disse.

p Imagens dentro do corpo e sob a terra

p As aplicações médicas de sensores magnéticos incluem magnetoencefalografia, que usa campos magnéticos para medir as ondas cerebrais, ou magnetocardiografia, que usa campos magnéticos para a função cardíaca de imagem. Atualmente, essas máquinas têm o tamanho de uma pequena sala e podem custar mais de US $ 3 milhões.

p "Com sensores NV de baixa potência, você pode imaginar pegar uma máquina de magnetoencefalografia do tamanho de uma sala e transformá-la em algo como um capacete, reduzindo drasticamente o tamanho e os custos, "Labanowski disse.

p Os sensores também podem ser colocados em aviões ou drones para auxiliar na localização de metais de terras raras no subsolo, ou usado em telefones celulares para melhorar a navegação.

p A detecção de campo magnético é apenas uma aplicação dos centros NV, Salahuddin diz. A equipe está planejando refinar sua tecnologia para usar centros NV e outros tipos de sistemas quânticos em uma ampla variedade de aplicações.

p "Embora tenhamos enfatizado a detecção do campo magnético, nosso trabalho pode levar à manipulação elétrica de sistemas quânticos em geral, com áreas muito mais amplas de aplicação, incluindo computação quântica, "Salahuddin disse.