Elektroniikan jatkuva kutistuminen aiheuttaa valmistajille monenlaisia ongelmia. Miten esimerkiksi todeta magneettikenttä kiintolevyllä, jossa rakenteet ovat vain 10-20 nanometrin kokoisia? Saksalaistutkijat ovat kehittämssä tähän uudenlaista anturia.
Fraunhofer-instituutin tutkijat ovat työstämässä yhdessä Max Planck -insituutin tutkijoiden kanssa anturia, jolla on koko vain typpiatomin verran. Magneettikenttiä mittaava anturi on rakennettu synteettiselle timanttialustalle.
Tutkijoiden mukaan timantilla on monia hyödyllisiä ominaisuuksia, jotka eivät liity sen mekaaniseen ja kemialliseen kestävyyteen. Timanttiin voidaan esimerkiksi implantoida boroni- tai fosforiatomeita, jotka muuttavat sen kiteet puolijohtaviksi. Timantti on myös täydellinen materiaali optisiin komponentteihin.
Paras ominaisuus lienee silti suuri lämmönjohtokyky. Hiiliatomien väliset sidokset takaavat vielä sen, että lämpö hajautuu hyvin nopeasti.
Saksalaistutkijat valmistavat timantteja plasmareaktoreissa 800-900 asteen lämpötiloissa. Kun kaasu syötetään reaktoriin, neliön jotoisille alustoille muodostuu timanttikerroksia. Niiden pituus on 3-8 milliä. Timantit erotetaan alustastaan ja hiotaan laserilla.
Magneettianturiksi käy vain hiiliatomin vakaa isotooppi 12C. Sen ytimen pyörimisnopeus on nolla, mikä on edellytys magneettianturin toteuttamiselle. Näitä atomeita syntyy vain erityisen puhtaissa oloissa plasmareaktorissa. Magneettikentän detektoriksi timantti käy, kun sen kärkeen asetetaan typpiatomi. Rakenne muistuttaa atomivoimamikrokooppia.
Tämä timanttiatomi emittoi valoa, kun siihen kohdistetaan laseri. Mikäli lähellä on magneettikenttä, emittoitu valo muuttuu. Asiantuntijoiden mukaan kyseon ilmiöstä nimeltä elektronispinin resonanssin spektroskopia. Tämä ilmiö paljastaa nanometrien kokoiset magneettikentät ja mittaa niiden vahvuuden. Tätä voidaan käyttää kiintolevyn laadun tarkistamiseen. Tällainen kvanttianturi voi havaita kiintoelvyn vialliset sektorit, jolloin niitä ei käytetä levyn kirjoitus- ja lukuprosesseissa.
