玻璃吹制激發了新型量子傳感器

2020-08-27 工程學習


藝術家凱倫·坎寧安（Karen Cunningham）創作的三枚玻璃戒指。彩色的光線揭示了藝術品中使用的鑽石的內部線條。

當阿德萊德玻璃鼓風機Karen Cunningham用鑽石和玻璃製作藝術品時，她不知道這會啟發一種新型的混合材料。現在，包括RMIT大學和阿德萊德大學在內的科學家聯盟正在使用該技術製造新型的量子傳感器。

在APL Materials上發表的研究揭示了如何使用常規玻璃纖維製造高性能的金剛石傳感器。

通過將微米級金剛石顆粒嵌入矽酸鹽玻璃纖維的橫截面中，該團隊證明了使用能夠感應磁場的堅固纖維材料。

該研究的主要作者和皇家墨爾本理工大學理學院的白冬碧博士說，這是一項令人興奮的成就，為水下監測，採礦及其他領域的許多應用打開了大門。

她說：「這使我們能夠製造出廉價的量子傳感器網絡，該網絡能夠監視磁場的變化，並具有許多有用的應用以及對我們尚未想到的問題的解答。」

Diamond是用於量子磁場感測的領先技術之一，其應用包括腦部掃描，導航和礦物勘探。

但是，鑽石顆粒需要通過不適合長時間或在野外使用的高端顯微鏡進行觀察。

阿德萊德大學光子學與高等傳感研究所副所長Heike Ebendorff-Heidepriem表示，研究小組一直致力於解決這個問題已有十年了。


藝術家凱倫·坎寧安（Karen Cunningham）用玻璃和鑽石製成的光學容器。

她補充說：「但是由於鑽石會在高溫下燃燒，因此我們只能使用可戴的眼鏡。」

該團隊從這些所謂的「軟眼鏡」中學到了很多東西，但是這些眼鏡是非標準的，並且不像傳統的矽纖維（如國家寬帶網絡中使用的那樣）在引導光線方面表現出色。

從藝術到科學

這是玻璃藝術家Karen Cunningham進入照片的地方。她正在使用納米粒子製作藝術品，以展示光是如何在玻璃中移動的，並被海克和她的同事在她的研究中使用的鑽石著迷。

「我們給了卡倫一些較大的鑽石，以了解它們的工作原理，」皇家墨爾本理工大學理學院的布蘭特·吉布森教授解釋說。

他送給Karen的鑽石直徑約為1微米，比人發的寬度小50倍。

藝術家Karen Cunningham用玻璃和鑽石製成的綠色水滴。

他說：「在我們的大多數工作中，這些鑽石太大了，所以我們主要將它們用於測試。」

令人難以置信的是，這些鑽石在Karen的玻璃吹制中倖存下來，並且是她在2017年阿德萊德JamFactory展覽中的一部分。

海克說：「對我們來說，這是燈泡的時刻，我們知道我們可以用更傳統的玻璃纖維製造鑽石傳感器。」

白冬碧博士解釋說，要從卡倫的藝術發展到原型傳感器，還需要三年的測試和製造。

她說：「從概念到產品始終需要付出艱辛的努力，但我對我們所取得的成就感到非常興奮，甚至對這種新型量子傳感器可以帶給我們的成就感到更加興奮。」

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