Температур мэдрэгч нь аж үйлдвэрлэл, электроник, химийн процессын салшгүй
нэгэн хэсэг байдаг билээ. Тэгвэл өндөр нарийвчлалтай мэдрэгч бүтээснээр
үйлдвэрлэл, шинжлэх ухааны салбаруудад технологийн томоохон дэвшил авчрах
юм.
Судлаачид фотолюминесценц болон спины төлөвийг өөрчлөх зэрэг материалын температуртай холбоотой квант механикийн процессыг тайлбарлахад шаардлагатай соронзон орны хүчлэгийг нээжээ. Энэхүү ололт дээр тулгуурлан эрдэмтэд тухайн үзэгдэл бий болох үеийн орны хүчлэгийг хэмжсэнээр 10-18 м3 хүртэлх хэмжээтэй дээжний температурыг өндөр нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжтой болно.
Зураг 1. Иоффе Физик-Техникийн
Хүрээлэнд гарган авсан нүүрстөрөгчит
цахиурын чипээр бүтээсэн мэдрэгч
Зарчим
Алмазны кристалл торон дахь нүүрсний атомуудыг азотын атомаар орлуулах үед
үүсэх хоосон зай нь ашигтай квант шинж чанарыг бий болгодог. Эдгээр хоосон орон
зай нь сөрөг, эсвэл саармаг цэнэгтэй байна. Сөрөг цэнэгтэй орон зайн төвүүд нь
фотолюминесценц шинж чанартай бөгөөд гэрлийн тодорхой долгионы урттай
бөөмүүдээр өдөөхөд мэдэгдэхүйц гэрэл цацаргадаг. Соронзон орон ашиглан хоосон
орон зай дахь электроны спинүүдийг удирдаж фотолюминесценцийн эрчмийг өөрчилж
болно.
ОХУ болон БНГУ -ын хамтарсан судлаачдын баг температур болон соронзон орныг
маш бага орон зайн нарийвчлалтай хэмжих системийг дээрх аргаар зохиосон.
Эрдэмтэд алмазын төв дэх азотын хоосон орон зайтай төстэй хоосон орон зайтай
нүүрстөрөгчит цахиурын кристаллыг хиймлээр бий болгосон. Улмаар уг кристаллаа
тогтмол соронзон оронд хэт улаан туяаны лазер гэрлээр үйлчлэн фотолюмнесценцийг
бүртгэж авсан.
Хүчтэй соронзон орон нь тэдгээр сул орон зай дахь электронуудыг энергийн
спиний төлөв хооронд шилжихэд хялбар болгодог. Тодорхой соронзон орны хүчлэгийн
утганд 3/2 спинтэй электроны харьцаа өөрчлөгддөг ба энэ процессыг эсрэг огтлол (anticrossing)
гэдэг. Фотолюмнесценцийн гэрэлтэлт нь янз бүрийн спиний төлөвүүд дэх электроны
харьцаанаас хамаардаг тул гэрэлтэлтийн өөрчлөлтийг хянаснаар соронзон орны хүчлэгийг
хэмжих боломжтой.
Дээрх ажлын зохиогчдын нэг ОХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн Иоффе Физик-Техникийн
Хүрээлэнгийн физикч Андре Анисимов уг ажлынхаа талаар “Энэ судалгааны ачаар
температур болон соронзон орныг нэг төхөөрөмжөөр хэмжих боломжтой боллоо. Ялангуяа
мэдрэгчүүдийн хэмжээг 100 нанометр хүртэл багасгаснаар эдгээр мэдрэгчүүдийг сансар
судлал, геофизикийн хайгуул болон биологийн системд хэрэглэх бололцоотой болгож
байна” гэжээ.
Мэдээ бэлтгэсэн: Материал судлалын
салбар
Эх сурвалж: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180820113027.htm