Инновация в компактных магнитометрах обеспечивает сверхчувствительное обнаружение в сильных магнитных полях

от

Группа исследователей из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала компактный динамический кантилеверный магнитометр с диаметром всего 22 мм. Прибор обладает чувствительностью магнитного момента порядка $10^{-17}$ А·м$^2$.

«Этот прорыв заполняет технологический пробел в области сверхчувствительных магнитных измерений для малых низкоразмерных материалов в условиях сильных магнитных полей», — сказал профессор Ван Нин, член команды.

Исследование опубликовано в Review of Scientific Instruments.

Традиционные вибрационные магнитометры образцов, хотя и широко используются, сталкиваются 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, новая конструкция оснащена лазерной автофокусировкой.

Это нововведение 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);
* установки для работы в высоких полях (32 мм).

Используя это устройство, исследователи успешно измерили магнитные свойства двумерного магнитного материала Cr$2$Ge$2$Te$6$ и обнаружили квантовые осцилляции в ZrV$6$Sn$_6$, продемонстрировав выдающуюся производительность системы при обнаружении слабых сигналов в условиях высоких полей.

Ожидается, что этот компактный динамический кантилеверный магнитометр станет надёжной технической поддержкой для передовых исследований в таких областях, как низкоразмерный магнетизм, квантовые состояния вещества и биомагнетизм.

Предоставлено Китайской академией наук.