Mokslininkai gerai supranta, kokį svarbų vaidmenį elektriniai laukai vaidina gamtoje bei techninėse srityse. Elektriniais laukais perduodami impulsai nervais bei atliekamos duomenų saugojimo operacijos kompiuteriuose. Naudojant fizikinius matavimo būdus iki šiol nebuvo įmanoma atlikti labai tikslių elektrinių laukų registravimų.
Štutgarto universiteto (Vokietija) mokslininkai, pritaikę vieno defektinio centro deimantą, sugebėjo sėkmingai išmatuoti elektrinius laukus. Darbas paskelbtas „Nature Physics“ žurnale.
Elektros krūviai įvairias būdais valdo beveik šimtą procentų visų fizikinių, cheminių ir biologinių procesų. Nagrinėjamos situacijos pavyzdžiu gali būti dezoksiribonukleorūgštis (DNA) bei tikslus krūvių pasiskirstymas grandinėlėje. Krūvių pasiskirstymas yra labai svarbus perduodant genetinę informaciją, tuo tarpu šiuolaikinės elektros grandinės netinka matavimams, nes iššaukia elektros srovės tekėjimą.
Ekspertai pripažįsta, kad mažų elektros laukų, susijusių su krūviu, matavimai nėra lengvas dalykas. Štutgarto mokslininkai sukonstravo naują jutiklį, sudarytą tik iš vieno azoto atomo. Azoto atomas yra priemaiša, esanti deimante.
Mokslininkai pabrėžė, kad deimanto gardelė užfiksuoja atomą ir leidžia su lazerio spinduliu tirti atominės vakansijos centrą. „Atomo sąveika su matuojamu lauku gali būti nustatyta pagal priemaišos išspinduliuotą šviesą. Todėl elektriniai laukai gali būti išmatuoti dideliu tikslumu“, – paaiškino mokslininkai.
Kadangi jutiklis yra atomo dydžio, tai elektriniai laukai yra išmatuojami tokiu pačiu tikslumu. Jutiklio generuojamas optinis nuskaitymas gali būti patalpintas bet kokioje struktūroje. Procesas išlaiko savo jautrumą bei skiriamąją gebą ir kambario temperatūroje, matavimai gali būti atlikti ir objektą supančioje aplinkoje.
Mokslininkai sugebėjo parodyti, kad jie gali registruoti ir mažus magnetinius laukus. Todėl šių abiejų metodų derinys leidžia atlikti elektrinių ir magnetinių laukų matavimus vienoje vietoje, nekeičiant jutiklio. Tai sudaro sąlygas naujiems įrenginiams atsirasti. Gali būti atlikti cheminius darinius sudarančių atomų branduolių magnetinių momentų pasiskirstymo matavimai vienu metu. Tuo pačiu nepamirštant, kad objekto struktūra bei jo cheminis reaktyvumas gali būti nustatyti taip pat.
„Galimybė, kad tiksliai gali būti nustatyti atskiri krūviai aplinkos sąlygomis, sudarys sąlygas įvairiems taikymams skirtingose disciplinose, – mano autoriai. – Tačiau daugeliui dabartinių metodų reikalingos žemos temperatūros. Mes pasiūlėme metodą, kuris leidžia tiksliai išmatuoti trimačius elektrinius laukus naudojant azoto vakansijos centrą deimante“.
