Las imágenes de campo de microondas son cada vez más importantes, ya que las microondas juegan un papel esencial en la tecnología moderna de comunicaciones y también se pueden usar en diagnósticos médicos. Investigadores del Instituto Suizo de Nanociencia y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea han desarrollado dosnuevos métodos para obtener imágenes de campos de microondas. Ambos métodos explotan el cambio en los estados de espín inducidos por un campo de microondas aplicado, según informaron los investigadores Nueva revista de física.
Las microondas no solo sirven para calentar comidas rápidamente, sino que también son indispensables para la comunicación inalámbrica en computadoras portátiles y teléfonos celulares, en los cuales los circuitos de microondas se utilizan para transmitir y decodificar información. Un nuevo campo emergente de uso en diagnósticos médicos se deriva del hecho de que el cáncerlas células, por ejemplo, absorben las microondas de manera diferente al tejido sano.
Para promover aún más el uso de campos de microondas electromagnéticos en las ciencias básicas, la tecnología de la comunicación y el diagnóstico, es importante poder analizarlos con precisión. Hasta ahora, sin embargo, casi no ha habido métodos rápidos y fáciles paraobtener imágenes precisas de campos de microondas
Giros modificados por campos de microondas
Tradicionalmente, los campos electromagnéticos se han fotografiado utilizando antenas miniaturizadas. Sin embargo, estos requieren una calibración elaborada y pueden perturbar los campos que deben medir. En lugar de antenas, los grupos dirigidos por el profesor Philipp Treutlein y el profesor Georg-H.-EndressPatrick Maletinsky, de la Universidad de Basilea, utiliza el momento angular intrínseco espín de los átomos y electrones individuales para obtener imágenes de los campos de microondas. Específicamente, el espín de un electrón o átomo cambia en presencia de un campo de microondas, y el número de rotaciones depende dela fuerza del campo de microondas. Como los giros son microscópicamente pequeños, medir el cambio en el giro apenas afecta el campo de microondas que se analizará.
una gran cantidad de átomos de rubidio
El grupo de Philipp Treutlein toma imágenes de los campos de microondas utilizando una delgada celda de vidrio llena de vapor de rubidio. Si se aplica un campo de microondas cerca de esta celda de vidrio, se produce un cambio en el estado de rotación de todos los átomos de rubidio en la celda de mediciónLa rotación de este giro depende de la intensidad de campo de las microondas que se aplican. Los investigadores utilizan una cámara especialmente desarrollada para determinar los cambios en el estado de giro de los átomos de rubidio. Por lo tanto, pueden obtener una imagen bidimensional de todomedir la celda dentro de unos pocos milisegundos y luego puede usar esto para calcular el campo de microondas en una resolución de micrómetro. Este método incluso permite a los investigadores producir videos cortos del campo
electrones individuales
El equipo del profesor Patrick Maletinsky mide el cambio de espín de electrones individuales en un centro de vacantes de nitrógeno en diamante para obtener una imagen del campo magnético de las microondas. Para este propósito, los investigadores inicialmente producen una pequeña punta hecha de diamante monocristalino. Estoel diamante se modifica para que algunos átomos de carbono en la red cristalina se reemplacen con átomos de nitrógeno y se ubique un sitio vacante inmediatamente adyacente a estos centros de vacantes de nitrógeno. Esta punta se incorpora a un microscopio especialmente desarrollado y se mueve hacia la vecindad directa deun campo de microondas. Reflejando los resultados del grupo de Treutlein, la velocidad angular del giro de electrones en el centro de vacantes de nitrógeno es proporcional a la intensidad del campo de microondas. La muestra completa se analiza punto por punto y el campo de microondasse calcula en función del cambio en la rotación. Debido a este proceso de trama, el análisis lleva aproximadamente una hora. Ofrece alta resoluciónimágenes en la escala nanométrica: un millón de veces más pequeñas que la longitud de onda de las microondas.
Métodos complementarios
Los dos métodos desarrollados de forma independiente se complementan entre sí con respecto a la velocidad de medición y la resolución espacial. Por lo tanto, es completamente concebible que el análisis de un circuito de microondas pueda comenzar utilizando la celda de vapor atómico para obtener una visión general rápida del campo de microondas.áreas específicas parecen ser particularmente interesantes, estas podrían analizarse con precisión utilizando los centros de disponibilidad de nitrógeno. En el futuro, por lo tanto, la combinación de estos dos métodos podría tener consecuencias de largo alcance para el desarrollo de nuevos componentes de microondas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencias de revistas :
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