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첨단기술정보

고감도 다이아몬드 자력계

전문가 제언: 자기장 측정은 데이터 저장, 정보처리, 자기공명을 포함하여 여러 응용에서 중요하다. 자기장의 세기를 가장 정밀하게 평가하는 방법의 하나는 스핀을 가진 원자계의 에너지 이동을 감지하는 것이다. 이런 측정은 스핀의 자기반응을 광학적 방법으로 측정할 때 특히 민감할 수 있다. Budker 등은 질소빈자리 (Nitrogen Vacancy; NV) 중심이라고 부르는 다이아몬드 결함의 스핀상태를 이용한 자력계가 실온에서 전례가 없이 높은 감도를 보여준다는 것을 보고하였다. 이 결과는 고정밀 자기장 측정, 새로운 핵자기공명(NMR) 센서, 기본물리상수, 뇌의 신호전달과 같은 생물학적 과정과 관련된 자기장의 감지 등에 응용될 가능성을 열었다.

광학적 감지에 대한 원래의 아이디어는 상자성 원자의 바닥상태로부터 접근하여 광 전이와 결합하는 에너지 준위의 전이를 이용하는 것이다. 이 경우에 광 필드는 감지 원자를 분극하고 감지하는데 이용될 수 있다. 매우 민감한 검출기를 이용할 수 있으므로 이런 광 감지기는 NMR처럼 유도 코일을 사용하여 스핀상태를 직접 감지하는 방법보다 아홉 자리수의 민감도 향상을 제공한다.