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如何开发出人造钻石传感器?钻石传感器有哪些优势?

? 2018-09-18 17:38 ? 次阅读
标签:审批表 ftr7 梦之城娱乐国际

说起钻石,大家就会想到真挚的爱情、美满的婚姻。其实,钻石除了美丽之外,它还有意想不到的实际作用,那就是打造极其灵敏的传感器。我们的生活早就被各种传感器包围,从心电监护到烟雾报警器,每天,传感器都通过搜集光线、电流、图像和声音,监测我们的身体和周边环境的微小变化。但是,目前的传感器仍然无法探测纳米级别的磁场,大大阻碍了我们对未知的探究。而钻石,凭借它特殊的晶体结构,为我们开启新世界的大门。戴德姆(DIADEMS)开发出的人造钻石传感器能够以前所未有的超高精度测量磁场,目前,他们正在把该成果进行商业化。这项技术已经在四家新秀公司取得成功。

如何开发出人造钻石传感器?钻石传感器有哪些优势?

戴德姆自2016年被科迪斯收购后,工作上取得了很大的进展。当年,该财团的目标是制造能够探测纳米级以下磁场分布的人造钻石传感器。现在已经实现了预期的目标,Diadems超出了所有研究人员的期望,他们现在正在开发市场应用,同时进行一个潜在的新研究项目的研究工作。

如何开发出人造钻石传感器?钻石传感器有哪些优势?

氮原子嵌入到金刚石晶格中

戴德姆的传感器是基于人造超纯钻石中的“氮空位”(NV)中心进行开发的。超纯单晶金刚石中的单个碳原子被一个氮原子取代后,相邻的晶格空隙就产生了一个氮空位中心,也就能够探测纳米级别的磁场。为了能更好地发挥氮空泡中心的性能,钻石中的氮空泡需要刚好在晶体表面之下,因为有效的磁耦合(测量用效应)取决于传感器与样品材料之间的紧密接触。如果可以控制氮空泡的性质,包括所注入的氮原子的位置和朝向,便能生产出适用于不同设备的敏感传感器。

如何做到?

对于戴德姆研究团队而言,“离子注入”,也就是将氮原子注入正确的位置尤为关键。试想将氮离子照进面积约4平方毫米(4mm square)、厚度只有半毫米的钻石晶体,难度非同小可。如何操作呢?可以考虑通过控制输入的离子的能量,直接将氮植入几纳米(1 纳米=10^-9米)以下的晶体表面。

如何开发出人造钻石传感器?钻石传感器有哪些优势?

或者采用另一种新型技术,也就是把氮原子添加在仍在生长的钻石里。DIADEMS的研究团队使用合成的石头,在其生长的过程(被称为化学气相沉积)中,采用高温含碳气体来创造钻石。只要在这些气体中添加氮气,就可以在表面之下可控的位置生成一层氮,氮空泡中心的性能也就得以控制。

应用前景广阔

可以说,钻石氮空泡传感器的成功开发,意义非凡。这意味着在我们可以在单个分子水平上分析物质特性,我们的很多医学、计算机等方面的难题也将迎刃而解。

戴德姆项目的合作者、泰勒斯研究与技术中心的蒂埃里·德布伊斯施特(Thierry Debuisschert)表示:“其中一个应用是制作用于监测电子电路的广域磁成像仪。因为它可以在室温和环境大气条件下工作,所以是一种使用起来非常方便的新工具。”

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“还有其他应用:可以增强高密度硬盘的读/写磁头特性,这样就可以再增加磁盘的容量;核磁共振(NMR)要求具有较高的灵敏度,在MRI机器中使用该技术可以降低成本和减小磁场强度;新型光子器件可以提高NV荧光探测器的效率;可以用在反铁磁材料GHz范围的光谱分析及磁畴的表征工作中。”

因为有这么巨大的潜力,所以我们好不惊讶地看到欧洲各地涌现出一些相关的项目。例如,项目合作伙伴AttoCube目前正在开发一种原子力和共焦组合的显微镜。这种显微镜使用单个NV中心作为传感器,主要用在商业使用上。第6元素公司(Element 6)是戴德姆的另一个合作伙伴,做了许多基于NV先进材料的投资和项目开发。蒂埃里说:“项目合作伙伴还启动了四个创业项目:nVision、SQUTEC、qnmi和qzabre。”

他补充说:“自项目结束以来,我们一直表现的非常积极。我们的新目标是提高带宽、灵敏度和分辨率,我们还在研究新的应用,例如基于金刚石光学谐振器的微波天线、高灵敏度传感器。”

该财团还提交了一份关于在Horizon 2020中获得进一步供资的新提案,目前相关单位正在对该提案进行评估。其目标有三:一是开发基于磁场测量的先进应用,如电动汽车、疾病早期诊断、生物学、机器人和无线通信管理。二是致力于制作全新的传感器,以检测细胞内的温度、监测高压下物质的新状态、感测具有极高灵敏度的电场。三是开发新的测量工具来描述制药工业中单分子的化学结构,以及纳米级自旋电子器件的详细结构。

新项目将开发社会上十分必需的新工具,利用这些全新的工具设备将获得以下预期成果:实现制备具有超低杂质水平的最高品位金刚石材料,开发出能克服传感方案中残余噪声的先进传输协议,以及实现对微型和高效器件的工程优化。

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为什么使用24位转换器通常是更好的方案

ADAS和其他辅助系统相比有什么区别?

不管是ADAS系统还是主动安全,都是DAS(驾驶辅助系统)的应用。整个DAS系统除了ADAS,它还有...

发表于 2018-09-18 08:57 ? 710次阅读
ADAS和其他辅助系统相比有什么区别?

关于汽车雷达回波发生器的介绍

雷达传感器是自动驾驶的重要组成部分,有助于保证道路驾驶安全。在实现自动驾驶的递进阶段,车辆的雷达传感...

发表于 2018-09-18 08:49 ? 807次阅读
关于汽车雷达回波发生器的介绍

斯坦福大学实验室开发的智能贴片,直接贴在皮肤上吸...

Parlak与Salleo材料科学与工程副教授合作,找出用生物传感器测量皮质醇的特殊挑战,因为这些传...

发表于 2018-09-18 17:03 ? 760次阅读
斯坦福大学实验室开发的智能贴片,直接贴在皮肤上吸...

清华大学实现了可定制的石墨烯电子纹身,在各领域有...

近日,清华大学微纳电子系任天令教授团队在纳米领域著名期刊《美国化学学会纳米》(ACS Nano)上发...

发表于 2018-09-18 16:47 ? 401次阅读
清华大学实现了可定制的石墨烯电子纹身,在各领域有...

Q-Free是如何实现ParQSense户外传感...

ParQSense应用编程接口(Application Programming Interface,...

发表于 2018-09-18 16:45 ? 210次阅读
Q-Free是如何实现ParQSense户外传感...

一个有趣的磁场作用力的物理小实验

小学生科技小制作教程,不用马达也不用皮筋等动力系统,让拧成圆圈的铜丝可以不停转动! 利用了磁场作用力...

发表于 2018-09-18 16:42 ? 311次阅读
一个有趣的磁场作用力的物理小实验

英国铁路公司在列车上安装能帮人找空座的传感器

伦敦东北铁路公司从8月开始测试这项技术。当有物体出现在列车座位上时,这款传感器可识别高度,确定座位上...

发表于 2018-09-18 16:34 ? 58次阅读
英国铁路公司在列车上安装能帮人找空座的传感器

新型石墨烯传感器可能让两种质谱在哮喘的临床应用中...

“呼吸浓缩物中的亚硝酸盐水平是呼吸道炎症的有希望的生物标志物。使用快速,简单的方法来测量它可以帮助哮...

发表于 2018-09-18 16:06 ? 58次阅读
新型石墨烯传感器可能让两种质谱在哮喘的临床应用中...

物联网边缘节点和传感器无线连接设计

从大量的边缘节点,到云端分析和控制应用,任何基于物联网 (IoT) 的业务模型都依赖可靠、安全的无线...

发表于 2018-09-18 09:54 ? 995次阅读
物联网边缘节点和传感器无线连接设计

解析低成本化学感应传感器提供了现成的解决方案

化学电阻式传感器为工业控制、HVAC 系统以及健康和安全等应用提供了测量各种气体浓度的低成本方法。由...

发表于 2018-09-18 09:49 ? 825次阅读
解析低成本化学感应传感器提供了现成的解决方案

物联网发展道路上的阻碍

或许业界面临的最大挑战是支持物联网的各种技术选择仍然支离破碎。有许多不同的标准和技术,每种标准和技术...

发表于 2018-09-18 18:01 ? 871次阅读
物联网发展道路上的阻碍

两线制、三线制、四线制它们的定义

选用4-20mA.DC信号,现场外表就可完成两线制。但限于条件,其时两线制仅在压力、差压变送器上选用...

发表于 2018-09-18 17:54 ? 330次阅读
两线制、三线制、四线制它们的定义

探讨人工智能核心业态及应用趋势

人工智能作为新一轮产业变革的核心驱动力,将催生新的技术、产品、产业、业态、模式,从而引发经济结构的重...

发表于 2018-09-18 17:43 ? 1915次阅读
探讨人工智能核心业态及应用趋势

工业大数据的范畴,为什么大数据上云要轻量化?

轻量化是在不损失大数据价值性的基础上减少网络传输、存储和训练的数据量,并不是要剔除异常数据。在传统的...

发表于 2018-09-18 17:07 ? 422次阅读
工业大数据的范畴,为什么大数据上云要轻量化?

台湾工研院开发出MEMS传感器酒测手表,可检测酒...

台湾工研院开发的酒测手表可让驾驶在开车前自行检测,协助驾驶了解自身状况,提升行车安全,目前此项技术已...

发表于 2018-09-18 15:50 ? 66次阅读
台湾工研院开发出MEMS传感器酒测手表,可检测酒...

小米Max3相机方面重磅升级,旗舰级AI双摄组合

传感器之外,小米Max3 相机模组采用的闭环马达也让它在拍照时能够对焦更快、更准,功耗更低,成像效果...

发表于 2018-09-18 15:36 ? 1202次阅读
小米Max3相机方面重磅升级,旗舰级AI双摄组合

磁齿轮的构造和工作原理

根据工作方式,磁齿轮可分为三种类型:直线磁齿轮 (LMGs)、同轴磁齿轮 (CMGs) 和轴向磁齿轮...

发表于 2018-09-18 15:22 ? 297次阅读
磁齿轮的构造和工作原理

Aptiv宣布已经与全球最大的国际租车公司Her...

第二是网络。传感器把信息传送到计算机,如果传感器失效或者网络中断怎么办?车辆必须有一个传感器或传感器...

发表于 2018-09-18 15:12 ? 981次阅读
Aptiv宣布已经与全球最大的国际租车公司Her...

AMEYA360设计方案丨物联网传感器节点解决方案

发表于 2018-09-18 16:53 ? 201次阅读
AMEYA360设计方案丨物联网传感器节点解决方案

关于4~20mA输出电路

发表于 2018-09-18 10:32 ? 274次阅读
关于4~20mA输出电路

推荐一个运动传感器IC型号?

发表于 2018-09-18 17:44 ? 275次阅读
推荐一个运动传感器IC型号?

寻找一种光电传感器,或询问

发表于 2018-09-18 20:08 ? 1061次阅读
寻找一种光电传感器,或询问