В областной столице в научно-образовательном центре «Российская Арктика» работает уникальный лабораторный комплекс, где ученые создают искусственные алмазы для применения в квантовой электронике.
Исследователи занимаются выращиванием кристаллов и формированием в их структуре особых центров, благодаря которым минералы приобретают уникальные сенсорные свойства. Такие алмазы могут стать основой для сверхточных датчиков и приборов нового поколения.
Первые партии инновационных материалов уже получены и используются в разработке новых устройств. Одним из них стал квантовый магнитометр.
— Первые партии таких минералов уже получены и успешно применяются в создании новых устройств, один из них — квантовый магнитометр, — написал в своих аккаунтах в социальных сетях губернатор Архангельской области Александр Цыбульский. — Это открывает новые возможности для геологии, в том числе позволяет проводить ускоренный поиск полезных ископаемых даже в труднодоступных местах за счет установки магнитометра на квадрокоптер.
Разработки ведет коллектив молодежной лаборатории Северного (Арктического) федерального университета уже более четырех лет. Проект реализуется в интересах индустриального партнера — компании «АГД ДАЙМОНДС».
Как поясняют ученые, применяемая архангельскими физиками технология основана на управляемом синтезе. Во время осаждения углерода из газовой фазы в кристаллическую решетку алмаза внедряются атомы азота. После этого кристаллы облучают на электронном ускорителе и подвергают температурному обжигу в аргоновой среде. В результате в структуре алмаза формируются так называемые азотно-вакансионные центры, обеспечивающие его особые квантовые свойства.
По словам профессора кафедры фундаментально-прикладной физики, заведующего молодежной лабораторией Дмитрия Макарова, квантовый магнитометр предназначен для измерения магнитных аномалий на поверхности Земли.
— Это помогает искать полезные ископаемые: алмазы, руды и так далее. Основное преимущество прибора — сверхчувствительность к магнитному полю. Магнитные аномалии можно теперь найти даже в самых труднодоступных местах, что позволяет проводить разведку полезных ископаемых в удаленных районах Арктики, — отметил ученый.
Кроме геологоразведки, прибор может использоваться и в других сферах. Он способен измерять токи в широком диапазоне — от миллиампер до сотен ампер, что важно для мониторинга состояния электросетей и поиска скрытых подземных коммуникаций. Технология также перспективна для повышения точности диагностического оборудования, включая аппараты МРТ.
Особенность молодежной лаборатории заключается в полном цикле работы: здесь не только создают сырье, но и разрабатывают готовые высокотехнологичные приборы — от выращивания кристалла до сборки устройства.
Сейчас ученые работают над созданием целой линейки приборов на базе алмазных сенсоров. Многие из этих разработок не имеют аналогов в России. Проект реализуется в рамках программы импортозамещения и направлен на укрепление технологического суверенитета страны в сфере микроэлектроники и квантовых технологий.