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Unos sensores a base de diamantes facilitan la espintrónica y las imágenes por resonancia magnética de próxima generación

Unos sensores desarrollados en el marco del proyecto DIADEMS y capaces de medir campos magnéticos con una precisión sin precedentes están en vías de comercialización. La tecnología ya ha impulsado la constitución de cuatro empresas de nueva creación.
Unos sensores a base de diamantes facilitan la espintrónica y las imágenes por resonancia magnética de próxima generación
El proyecto DIADEMS ha recorrido un largo camino desde que se incluyó en CORDIS en 2016. En ese momento, el consorcio se propuso utilizar diamantes artificiales para detectar campos magnéticos con una precisión nanómetrica. DIADEMS, que ya ha finalizado, ha superado todas las expectativas y sus aplicaciones comerciales (junto con un posible nuevo proyecto) están en camino.

Los sensores de DIADEMS se basan en centros de color de «vacantes de nitrógeno» en diamantes artificiales ultrapuros: un solo átomo de carbono de un diamante de cristal único ultrapuro se sustituye por un átomo de nitrógeno y el hueco de la retícula adyacente crea un centro de vacantes de nitrógeno (NV, por sus siglas en inglés). Esto, a su vez, permite el desarrollo de mangnetómetros a escala atómica con una sensibilidad muy elevada para distintas aplicaciones.

«Una de estas aplicaciones es un generador de imágenes de amplio campo magnético para supervisar circuitos electrónicos. Se trata de una nueva herramienta muy cómoda de usar porque funciona a temperatura ambiente y en condiciones atmosféricas ambientales», explica Thierry Debuisschert, coordinador de DIADEMS para Thales Research & Technology.

«Otras aplicaciones son la caracterización experimental de los cabezales de lectura/escritura de los discos duros de alta densidad para aumentar su capacidad; la resonancia magnética nuclear (RMN) con una mayor sensibilidad, el menor coste y el menor campo magnético de los equipos de imágenes por resonancia magnética (IRM); unos nuevos dispositivos fotónicos que aumentan la eficacia de detección de la fluorescencia de vacío de nitrógeno; un analizador de espectros para una gama de GHz y la caracterización de dominios en materiales antiferromagnéticos».

Con todo este potencial, no es de extrañar que salgan proyectos paralelos por toda Europa. El socio del proyecto Attocube Systems, por ejemplo, está desarrollando actualmente una combinación de un microscopio de fuerza atómica y confocal empleando un único centro de NV como sensor para uso comercial. Element 6, otro socio del proyecto, ya ha enriquecido su cartera de materiales avanzados basados en centros de NV. «Además, socios del proyecto han iniciado un total de cuatro empresas de nueva creación: NVision, SQUTEC, QNAMI y QZABRE», explica Debuisschert.

«Hemos trabajado muy activamente desde que finalizó el proyecto», añade. «Aspiramos a incrementar el ancho de banda, la sensibilidad y la resolución, y también estamos investigando nuevas aplicaciones como la caracterización de antenas de microondas o sensores de alta sensibilidad basados en resonadores ópticos de diamantes».

El consorcio ha presentado, además, una nueva propuesta para obtener financiación adicional de Horizonte 2020, que está siendo evaluada. Su objetivo sería triple: el desarrollo de aplicaciones avanzadas basadas en la medición de campos magnéticos para vehículos como los coches eléctricos, el diagnóstico precoz de enfermedades, biología, robótica y la gestión de comunicaciones inalámbricas. Además, intentaría crear nuevas aplicaciones de detección para la temperatura de dentro de una celda, el control de nuevos estados de la materia a alta presión y la detección de campos eléctricos con la máxima sensibilidad. Por último, también podría crear nuevos instrumentos de medición para dilucidar tanto la estructura química de moléculas individuales a través de RMN para el sector farmacéutico, como la estructura de dispositivos de espintrónica a escala nanométrica.

«El nuevo proyecto desarrollaría los instrumentos necesarios para lograr estos objetivos: un diamante de mayor graduación con un nivel de impurezas ultrabajo, unos protocolos avanzados para superar el ruido residual en los programas de detección y una técnica más óptima para dispositivos miniaturizados y eficientes», destaca Debuisschert. Él espera que estas aplicaciones surjan dentro del plazo del programa FET flagship on quantum technologies de la Unión Europea.

Palabras clave

DIADEMS, sensores, espintrónica, IRM, diamante, campos magnéticos
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