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| Universidad de Basilea, Departamento de Física |
A menudo, las mediciones científicas más minuciosas son las más importantes, y los investigadores han desarrollado un nuevo dispositivo súper pequeño que es capaz de detectar campos magnéticos incluso cuando son extremadamente débiles.
El nuevo tipo de dispositivo, un superconductor de interferencia cuántica (SQUID), tiene solo 10 nanómetros de alto, o alrededor de una milésima parte del grosor de un cabello humano. Está hecho de dos capas de grafeno, lo que lo convierte en uno de los SQUID más pequeños jamás construidos, separados por una capa muy delgada de nitruro de boro.
Estos fascinantes dispositivos ya se utilizan en campos tan diversos como la medicina y la geología, y consiguen que los electrones funcionen como bits cuánticos. Este último diseño de SQUID debería hacer que los diminutos instrumentos sean aún más útiles para los científicos, gracias a su capacidad para detectar campos magnéticos muy débiles.
"Nuestro novedoso SQUID consiste en una pila compleja de seis capas de materiales bidimensionales individuales", dice el físico David Indolese de la Universidad de Basilea en Suiza.
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| Un SQUID convencional (izquierda) y el nuevoSQUID (derecha). (Universidad de Basilea, Departamento de Física) |
"Si dos contactos superconductores están conectados a este sándwich, se comporta como un SQUID, lo que significa que puede usarse para detectar campos magnéticos extremadamente débiles".
Los SQUID convencionales funcionan como un anillo, un bucle superconductor que tiene dos puntos de "eslabón débil". Al analizar el viaje de los electrones alrededor de este bucle y el umbral en el que el SQUID deja de ser un superconductor, se pueden medir los campos magnéticos.
Si bien estos dispositivos ya pueden detectar campos magnéticos débiles, el tamaño de los enlaces débiles es una limitación. Al cambiar a un diseño apilado, en lugar de un bucle, el equipo detrás del nuevo SQUID puede detectar campos magnéticos que son incluso más débiles.
Una aplicación posible, aunque bastante técnica, de los SQUID es observar de cerca los aislantes topológicos: materiales que actúan como aislantes, pero que también pueden tener electrones viajando sobre su superficie.
"Con el nuevo SQUID, podemos determinar si estas supercorrientes sin pérdidas se deben a las propiedades topológicas de un material y, por lo tanto, diferenciarlas de los materiales no topológicos", dice el físico Christian Schönenberger de la Universidad de Basilea.
En cualquier lugar donde sea necesario medir los campos magnéticos, los SQUID son importantes: para monitorear la actividad cardíaca o cerebral, por ejemplo, o para detectar diferencias en la composición de las rocas. Ahora, esas medidas pueden ser aún más precisas.
Esta no será la última innovación relacionada con SQUID que veamos. Los científicos están experimentando con diferentes tipos de materiales y nanoestructuras para hacer que los dispositivos sean más pequeños y precisos que nunca.
Mientras tanto, el minúsculo SQUID descrito en este estudio está listo para ser desplegado. Los científicos pueden cambiar su sensibilidad ajustando la distancia entre las dos capas de grafeno y ajustando la corriente que la atraviesa. Ya estamos esperando los descubrimientos a los que conduce.
La investigación se ha publicado en Nano Letters.