Un team guidato dal Prof. Du Jiangfeng, Prof. Shi Fazhan, e il Prof. Wang Ya dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, dell'Accademia cinese delle scienze, proposto un robusto metodo elettrometrico utilizzando una tecnica di disaccoppiamento dinamico continuo, dove i campi di guida continui forniscono un telaio rivestito resistente ai campi magnetici. Lo studio è stato pubblicato su Lettere di revisione fisica il 19 giugno.

La caratterizzazione delle proprietà elettriche e la comprensione delle dinamiche in nanoscala diventano significative nello sviluppo dei moderni dispositivi elettronici, come transistor a semiconduttore e chip quantistici, soprattutto quando la dimensione della caratteristica si è ridotta a diversi nanometri.

Il centro della vacanza di azoto (NV) nel diamante, un sensore di spin su scala atomica, ha dimostrato di essere un elettrometro attraente. L'elettrometria che utilizza il centro NV migliorerebbe varie applicazioni di rilevamento e imaging. Però, la sua naturale suscettibilità al campo magnetico impedisce un'efficace rilevazione del campo elettrico.

Il centro NV è un difetto del diamante, che consiste in un azoto sostitutivo e un posto vacante adiacente. Il centro NV beneficia di proprietà come la sua conveniente polarizzazione dello stato e il lungo tempo di coerenza dovuto all'ambiente di purezza di spin.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato una sequenza simile a Ramsey per misurare il campo elettrico. Anche, hanno misurato la sfasatura dei centri NV vicini alla superficie (8 nm di profondità dalla superficie del diamante) per valutare il rumore elettrico superficiale.

Hanno dimostrato un metodo robusto per l'elettrometria su nanoscala basato su sensori di spin nel diamante. Rispetto all'elettrometria applicando un campo magnetico non assiale, il loro metodo ha la stessa suscettibilità al campo elettrico, e più robusto al rumore magnetico. Perciò, è possibile ottenere una maggiore sensibilità al campo elettrico.

La loro elettrometria è più applicabile in presenza di forti disomogeneità o fluttuazioni del campo magnetico, che è favorevole per applicazioni pratiche che utilizzano centri NV vicini alla superficie, ad esempio:la caratterizzazione di materiali multiferroici.

Usano questo metodo anche per studiare l'ambiente acustico dei centri NV vicini alla superficie. Escludendo il rumore magnetico, hanno osservato una relazione quantitativa tra il tasso di sfasamento dei centri NV e la relativa permittività dielettrica dei liquidi rivestiti in superficie.

Questo studio aiuta a comprendere ulteriormente l'ambiente acustico dei centri NV vicini alla superficie, che è essenziale per un'ampia gamma di applicazioni di rilevamento e offre strade interessanti per il rilevamento dielettrico su scala nanometrica.