Исследовательская группа из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала компактный динамический кантилеверный магнитометр диаметром всего 22 мм. Прибор обладает чувствительностью магнитного момента порядка $10^{-17}$ А·м$^2$.
«Этот прорыв восполняет технологический пробел в области сверхчувствительных магнитных измерений для малых низкоразмерных материалов в условиях высоких магнитных полей», — сказал профессор Ван Нин, член команды.
Исследование опубликовано в Review of Scientific Instruments.
Традиционные вибрационные магнитометры образцов, хотя и широко используются, борются с фоновым шумом и ограниченной чувствительностью, особенно в условиях быстро меняющихся полей. Это делает их непригодными для обнаружения слабых магнитных сигналов новых квантовых материалов, таких как двумерные магниты, сверхпроводники и топологические материалы.
Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи разработали новый динамический кантилеверный магнитометр с использованием лазерной интерферометрии для обнаружения магнитных свойств через сдвиги резонансной частоты.
В отличие от традиционных систем, которым требуются громоздкие механизмы позиционирования и диаметр зонда более 100 мм, в новой конструкции предусмотрена лазерная автофокусировка. Это устраняет необходимость в тяжёлых механических компонентах и резко сокращает диаметр зонда до 22 мм, обеспечивая совместимость с различными системами, включая систему измерения физических свойств (апертура 26 мм), магниты Janis 9 T (32 мм) и установки для работы в сильных магнитных полях (32 мм).
Используя это устройство, исследователи успешно измерили магнитные свойства двумерного магнитного материала Cr$2$Ge$2$Te$6$ и обнаружили квантовые колебания в ZrV$6$Sn$_6$, продемонстрировав выдающуюся производительность системы при обнаружении слабых сигналов в условиях высоких полей.
Ожидается, что эта компактная динамическая кантилеверная магнитометрия обеспечит мощную техническую поддержку для передовых областей исследований, таких как низкоразмерный магнетизм, квантовые состояния вещества и биомагнетизм.
Предоставлено Китайской академией наук.