O sistema de laser diamante atinge 100% de contraste óptico na leitura do campo magnético

Pesquisadores do Fraunhofer IAF desenvolveram um sensor quântico aprimorado por laser que combina alta sensibilidade ao campo magnético com uma grande faixa dinâmica. Os resultados, publicados na Nature Communications, abrem novas perspectivas para diagnósticos médicos, navegação e exploração de recursos.

Usando a magnetometria de limiar a laser, eles melhoraram a relação entre sensibilidade e faixa dinâmica em um fator de até 590 em comparação com abordagens de última geração. A inovação é possibilitada pela primeira demonstração de contraste 100% óptico, combinado com fortes sinais de leitura de laser.

Ele também fornece um sinal de leitura de laser coerente com uma potência de saída de até 50 mW, substancialmente maior do que a leitura convencional de fluorescência NV. Se o ruído do disparo de fótons for a fonte de ruído dominante, esta combinação de alto contraste e um sinal forte produz uma sensibilidade abaixo de 400 fT/√Hz para cada um dos três componentes do vetor de campo magnético.

O estudo também fornece a primeira demonstração experimental de que a sensibilidade alcançável melhora mais do que linearmente à medida que o contraste óptico se aproxima de 100%. Comparado com sensores NV convencionais baseados em fluorescência e magnetômetros de células de vapor, o sistema de laser NV-diamante melhora essa proporção em até um fator de 590, mantendo a capacidade de magnetometria vetorial.

Jan Jeske, chefe do Grupo de Sensoriamento Quântico da Fraunhofer IAF, foi o primeiro a desenvolver um modelo teórico para um sistema de laser dependente de campo magnético baseado em um diamante contendo centros NV. Florian Schall et al, A detecção quântica aprimorada por laser aumenta a sensibilidade e a faixa dinâmica, Nature Communications (2026).

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