基于钻石的新型传感器：推动自旋电子学和新一代MRI发展

图片来源：CC0公共领域

戴德姆（DIADEMS）开发出的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。这项技术已经推动新诞生四家新秀公司取得成功。

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。

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。反过来利用这种特性就能为各种应用开发出灵敏度很高的原子量磁强计。

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。”

“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。

文章来自phys.org，原文题目为Diamond-based sensors enable spintronics and next-generation MRI，由材料科技在线汇总整理。