De druiventruc in de magnetron toont ook hun belofte als alternatieve microgolfresonatoren voor kwantumdetectietoepassingen, aldus de auteurs van dit laatste artikel. Deze toepassingen omvatten onder meer satelliettechnologie, masers, microgolffotondetectie, de jacht op axionen (een kandidaat voor donkere materie) en verschillende kwantumsystemen, en het aandrijven van spin in supergeleidende qubits voor kwantumcomputers.
Voorafgaand onderzoek had specifiek de elektrische velden achter het plasma-effect onderzocht. „We hebben laten zien dat druivenparen ook magnetische velden kunnen versterken die cruciaal zijn voor kwantumdetectietoepassingen,“ zei co-auteur Ali Fawazeen afgestudeerde student aan de Macquarie Universiteit.
Fawaz en co-auteurs gebruikten speciaal vervaardigde nanodiamanten voor hun experimenten. In tegenstelling tot pure diamanten, die kleurloos zijn, werden enkele koolstofatomen in de nanodiamanten vervangen, waardoor kleine defectcentra ontstonden die als kleine magneten werken, waardoor ze ideaal zijn voor kwantumdetectie. Voor dit doel worden doorgaans saffieren gebruikt, maar Fawaz et al. besefte dat water microgolfenergie beter geleidt dan saffieren – en dat druiven voor het grootste deel uit water bestaan.
Daarom plaatste het team een nanodiamant bovenop een dunne glasvezel en plaatste deze tussen twee druiven. Vervolgens scheen ze groen laserlicht door de vezel, waardoor de defectcentra rood oplichtten. Het meten van de helderheid vertelde hen de sterkte van het magnetische veld rond de druiven, dat met druiven twee keer zo sterk bleek te zijn als zonder.
De grootte en vorm van de druiven die in de experimenten werden gebruikt, bleken cruciaal; ze moeten ongeveer 27 millimeter lang zijn om geconcentreerde microgolfenergie op precies de juiste frequentie voor de kwantumsensor te krijgen. De grootste valkuil is dat het gebruik van de druiven minder stabiel bleek te zijn met meer energieverlies. Toekomstig onderzoek kan betrouwbaardere potentiële materialen identificeren om een soortgelijk effect te bereiken.
DOI: Fysieke beoordeling toegepast, 2024. 10.1103/PhysRevApplied.22.064078 (Over DOI’s).
