Glasblæsning inspirerer til en ny klasse af kvantesensorer

Da Adelaide glasblæser Karen Cunningham lavede kunst ved hjælp af diamant og glas, anede hun ikke, at det ville inspirere til en ny slags hybridmateriale. Nu et konsortium af forskere, herunder fra RMIT University og University of Adelaide, bruger teknologien til at lave en ny klasse af kvantesensorer.

Undersøgelsen offentliggjort i APL materialer afslører, hvordan højtydende diamantsensorer kan fremstilles ved hjælp af konventionelle glasfibre.

Ved at indlejre diamantpartikler i mikronskala i tværsnittet af en silikatglasfiber, teamet har demonstreret brugen af ​​et robust fibermateriale, der er i stand til at registrere magnetfelter.

Undersøgelse hovedforfatter og RMIT School of Science's Dr. Dongbi Bai sagde, at det var en spændende præstation, der åbnede døren til mange applikationer inden for undervandsovervågning, minedrift og videre.

"Dette giver os mulighed for at lave billige kvantesensornetværk, der er i stand til at overvåge ændringer i magnetfelt, med mange nyttige applikationer og svarene på spørgsmål, vi ikke har tænkt på endnu, " hun sagde.

Diamond er en af ​​frontløberteknologierne til kvantemagnetisk feltføling, med så forskellige applikationer som hjernescanning, navigation og mineralefterforskning.

Men, diamantpartikler skal ses gennem avancerede mikroskoper, der ikke er egnede til brug over en længere periode eller i marken.

University of Adelaide vicedirektør for Institute for Photonics and Advanced Sensing, Heike Ebendorff-Heidepriem, sagde, at teamet havde arbejdet på at komme uden om dette problem i et årti.

"Men fordi diamant brænder ved høje temperaturer, vi har været begrænset i de glas, vi kan bruge, "tilføjede hun.

Teamet har lært meget af disse såkaldte 'bløde briller, 'men disse glas er ikke-standardiserede og ikke så gode til at lede lys som konventionelle silicafibre, såsom dem, der bruges i det nationale bredbåndsnetværk.

Fra kunst til videnskab

Det er her glaskunstneren Karen Cunningham kommer ind i billedet. Hun lavede kunst ved hjælp af nanopartikler for at vise, hvordan lys bevæger sig gennem glas og var fascineret af de diamanter, der blev brugt af Heike og hendes kolleger i hendes forskning.

"Vi gav Karen nogle af vores større diamanter for at se, hvordan de fungerede, "RMIT School of Science's professor Brant Gibson, forklaret.

Diamanterne, han gav Karen, var omkring en mikron i diameter, som er 50 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår.

"For det meste af vores arbejde, disse diamanter er bare for store, så vi bruger dem hovedsageligt til test, " han sagde.

Utroligt, diamanterne overlevede Karens glasblæsning, og var en del af hendes udstilling på JamFactory i Adelaide, i 2017.

"For os, det var lyspærens øjeblik, og vi vidste, at vi kunne lave diamantsensorer i mere konventionelle glasfibre, "Sagde Heike.

At gå fra Karens kunst til prototypesensorer tog yderligere tre års test og fremstilling, forklarede Dr. Dongbi Bai.

"Det kræver altid hårdt arbejde at gå fra idéen til produktet, men jeg er så spændt på, hvad vi har opnået, og endnu mere begejstret over, hvor denne nye kvantesensor kan føre os, " hun sagde.