Bilim dünyası, maddenin en küçük yapı taşlarındaki manyetik hareketleri gözlemlemede devrim niteliğinde bir adım attı. Princeton Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü araştırmacıları, elmas tabanlı yeni bir kuantum algılama tekniği geliştirdiklerini duyurdu. Nature dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, bu yeni teknik sayesinde ışığın dalga boyundan daha küçük alanlardaki elektrik akımları ve manyetik dalgalanmalar, daha önce mümkün olmayan bir hassasiyetle görüntülenebilecek.
Geliştirilen teknoloji, özellikle kayıpsız enerji iletimi sağlayan süperiletkenler ve ileri seviye tıbbi görüntüleme sistemlerinin temelini oluşturan malzemelerin analizinde çığır açma potansiyeli taşıyor.
HASSASİYETTE 40 KAT ARTIŞ SAĞLANDI
Yaklaşık beş yıldır üzerinde çalışılan elmas tabanlı algılama yöntemlerinde önemli bir eşik aşıldı. Araştırma ekibi, geliştirdikleri yeni yöntemle önceki tekniklere kıyasla 40 kat daha fazla hassasiyet elde ettiklerini bildirdi.
Projenin kıdemli yazarı Doç. Dr. Nathalie de Leon, yeni tekniğin araştırmacılara çok küçük manyetik alanların ve uzunluk ölçeklerinin yapısını doğrudan gözlemleme olanağı sunduğunu belirtti. De Leon, 'Tamamen yeni bir oyun alanımız var. Bu detayları geleneksel tekniklerle görmek mümkün değildi' ifadelerini kullanarak, buluşun bilimsel araştırmalara katacağı derinliğe dikkat çekti.
LABORATUVAR ELMASI VE ‘KUSURLARIN’ GÜCÜ
Sistemin kalbinde, laboratuvar ortamında üretilen ve doğal elmaslardan çok daha saf olan sentetik elmaslar yer alıyor. Araştırmacılar, bu elmasların kristal yapısında kasıtlı olarak "kusurlar" oluşturarak bunları ultra hassas manyetik sensörlere dönüştürdü.
Süreç, elmas yüzeyine saniyede 9 bin metreden fazla hızla azot moleküllerinin fırlatılmasıyla gerçekleşiyor. Elmasın karbon kafesine yerleşen azot atomları, birbirine son derece yakın (yaklaşık 10 nanometre) konumlandırılarak kuantum dolanıklığına (entanglement) sokuluyor.
Eskiden uzayda ayrı noktalar olarak ele alınan bu sensörler, Princeton ekibinin geliştirdiği yöntemle birbirine entegre çalışan, uyumlu bir sisteme dönüştürüldü. Harvard Üniversitesi’nden deneysel fizikçi Philip Kim, bu yöntemin gerçek malzemeleri doğrudan incelemeye olanak tanıması açısından büyük önem taşıdığını vurguladı.
ENDÜSTRİYEL VE TEKNOLOJİK UYGULAMA ALANLARI
Bu yeni algılama tekniği, sadece teorik fizikte değil, endüstriyel uygulamalarda da önemli rol oynayacak. Özellikle şu alanlarda kritik veriler sağlaması bekleniyor:
PANDEMİ DÖNEMİNDE DOĞAN FİKİR
Teknolojinin arkasındaki teorik altyapı, 2020 yılında COVID-19 pandemisi sırasında laboratuvar erişiminin kısıtlı olduğu bir dönemde geliştirildi. O dönem Princeton Quantum Initiative’de doktora sonrası araştırmacı olan Jared Rovny ve Nathalie de Leon, manyetik gürültü teorisi üzerine yaptıkları çalışmaları derinleştirerek bu buluşun temellerini attı. Rovny, azot boşluk merkezlerinin birbirine dolaştırıldığında, sistemde bir ‘parmak izi’ bıraktığını fark ederek, ölçüm maliyetini artırmadan hassasiyeti artıran bu yöntemi geliştirdi.
