Sobre o módulo
Nos últimos anos, o desenvolvimento de novas técnicas para investigar propriedades magnéticas em escalas micro e nanométricas tem aberto novas possibilidades para o estudo de sistemas de matéria condensada. Em particular, sensores quânticos baseados em defeitos atômicos em materiais permitem utilizar a dinâmica de estados quânticos para medir grandezas como campo magnético, temperatura e pressão, combinando alta sensibilidade com resolução espacial. Entre essas plataformas, destacam-se os centros de vacância de nitrogênio (NV) no diamante, que vêm sendo explorados como sensores para a investigação de fenômenos magnéticos em micro e nanoescala.
Neste curso, o aluno terá contato com técnicas experimentais de magnetometria de sistemas quânticos aplicada à caracterização de nanoestruturas magnéticas. Inicialmente, serão introduzidos os princípios de funcionamento de sensores quânticos baseados em defeitos de spin e as técnicas ópticas e de ressonância magnética utilizadas para sua inicialização, manipulação e leitura. Em seguida, os alunos realizarão medidas de nanoestruturas magnéticas predefinidas, utilizando sensores baseados em centros NV no diamante e defeitos de spin em hBN para mapear os campos magnéticos produzidos por essas estruturas. A partir dos mapas experimentais de campo magnético, serão discutidas estratégias para relacionar o sinal medido às propriedades magnéticas e geométricas das amostras, ilustrando como sensores quânticos podem ser utilizados como ferramentas para investigar sistemas magnéticos em escalas cada vez menores.
Ementa
- Fundamentos de magnetometria quântica baseada em defeitos de spin em sólidos.
- Centros NV em diamante como sensores de campo magnético.
- Introdução à ressonância magnética detectada opticamente (ODMR).
- Aquisição e análise de espectros de ODMR.
- Calibração da resposta do sensor a campos magnéticos.
- Nanoestruturas magnéticas.
- Reconstrução de magnetização.
Pré-requisitos
Sem pré-requisitos.
Bibliografia
- V. K. Sewani et al., Coherent control of NV− centers in diamond in a quantum teaching lab, American Journal of Physics 88, 1156 (2020).
- L. Rondin et al., Magnetometry with nitrogen-vacancy defects in diamond, Reports on Progress in Physics 77, 056503 (2014).