使用超薄石墨烯「三明治」製造了一個微型磁場傳感器，該傳感器可以在比以前的傳感器更大的溫度範圍內工作，同時還可以檢測磁場中的微小變化，否則這些變化可能會在更大的磁場背景中丟失。
「「三明治」結構用作超靈敏霍爾效應器件」
由物理學助理教授卡佳·諾瓦克（Katja Nowack）領導的研究人員創造了這種微米級的霍爾效應傳感器，從而使該器件可在比以前的霍爾傳感器更大的溫度範圍內工作。
該小組的論文「超淨石墨烯霍爾傳感器的磁場檢測極限」於8月20日在《自然通訊》上發表。
Nowack的實驗室專注於研究使用掃描探針進行磁成像。他們的首選探頭之一是超導量子幹涉裝置，即SQUID，它在低溫和小磁場中都能很好地工作。
「霍爾傳感器是根據霍爾效應製作的一種磁場傳感器」
博士生Brian Schaefer表示：
「我們希望通過使用其他類型的傳感器（霍爾效應傳感器）來擴展我們可以探索的參數範圍。」
「它可以在任何溫度下工作，我們已經證明它也可以在強磁場下工作。霍爾傳感器以前曾在強磁場下使用，但是它們通常無法檢測到頂部的微小磁場變化磁場。」
霍爾效應是凝聚態物理學中眾所周知的現象。當電流流過樣品時，它會在磁場作用下彎曲，從而在樣品的兩側產生與磁場成比例的電壓。
霍爾效應傳感器用於從手機到機器人技術到防抱死制動器的各種技術。這些設備通常由諸如矽和砷化鎵之類的常規半導體製成。
「石墨烯霍爾效應傳感器發現磁場中的細微差別」
石墨烯片的使用蓬勃發展，即以蜂窩狀晶格排列的單層碳原子。但是，當將石墨烯片直接放置在矽基板上時，石墨烯器件通常無法滿足由其他半導體製成的器件的需求。石墨烯片在納米級「皺縮」，抑制了其電性能。
諾瓦克的小組採用了一種最新開發的技術，通過將石墨烯夾在二維化合物半導體六方氮化硼片之間來釋放其全部潛力。六方氮化硼具有與石墨烯相同的晶體結構，但可以使石墨烯片平放。夾層結構中的石墨層充當靜電門，以調節可在石墨烯中導電的電子數量。
「微米級霍爾傳感器的性能」
「六方氮化硼和石墨的封裝使電子系統超淨，」諾瓦克說，「這使我們能夠以更低的電子密度工作，這對於增強我們感興趣的霍爾效應信號是有利的。」
「超淨石墨烯霍爾傳感器」
研究人員能夠創製一個微米級的霍爾傳感器，其功能與室溫下報導的最佳霍爾傳感器一樣好，而在溫度低至4.2開爾文（或華氏452.11華氏度）的情況下，其性能優於任何其他霍爾傳感器。
這種二維傳感器非常精確，它們可以識別出相對於背景磁場的微小磁場波動，該背景磁場比該波動磁場要大六個數量級（或者說是其大小的一百萬倍）。即使對於高質量的傳感器，檢測這種細微差別也是一個挑戰，因為在高磁場中，電壓響應變為非線性，因此更難解析。
「拓撲絕緣體」
Nowack計劃將石墨烯霍爾傳感器整合到掃描探針顯微鏡中，以對量子材料進行成像並探索物理現象，例如磁場如何破壞非常規的超導性以及電流在特殊材料（例如拓撲金屬）中的流動方式。
Nowack說：「磁場傳感器和霍爾傳感器是許多現實應用中的重要組成部分。」 「這項工作確實使超淨石墨烯成為製造霍爾探針的上乘材料。一旦有了石墨烯三明治，就可以將其放置在任何地方，並將其與現有技術集成。」