Applikationslabor Quantensensorik

Im Applikationslabor Quantensensorik stehen für Kunden mehrere Quantenmagnetometer auf Basis von Diamant zur Verfügung. Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft sind dazu eingeladen, das Innovationspotenzial von Quantensensoren für ihre spezifischen Anforderungen bei uns zu evaluieren. Wir sind sehr interessiert daran, potenzielle Anwender und ihre Fragestellungen kennenzulernen und freuen uns auf Ihre Projektideen!

Gerne halten wir Sie über unser Applikationslabor Quantensensorik auf dem Laufenden. Schreiben Sie uns einfach unter: quantum@iaf.fraunhofer.de.

Stickstoff-Vakanz-Zentren in Diamant

NV-Zentren sind einzelne atomare Systeme, die als hochempfindliche Sensoren fungieren. Ihr einzigartiger Vorteil ist, dass sie bei Raumtemperatur und auf Hintergrundfeldern betrieben werden können. Sie ermöglichen eine extrem hohe räumliche Auflösung und werden in verschiedenen bildgebenden Messverfahren eingesetzt.

• Weitfeld-Magnetometer bieten einen einzigartigen Kompromiss zwischen räumlicher Auflösung und Messzeit. Sie ermöglichen die quantitative Abbildung von Magnetfeldern und Fluktuationen.
  
• Rastersonden-Quantenmagnetometer ermöglichen die Messung von Magnetfeldverteilungen auf der Nanoskala.
  
• Laserschwellenmagnetometer ermöglichen bei Raumtemperatur und auf Hintergrundfeldern die Messung kleinster Magnetfelder, wie sie z. B. von Gehirnströmen erzeugt werden. (In Entwicklung.)
  
• Hochfrequenz-Sensoren mit optischer Auslesung können das Zeit-Frequenz-Verhalten komplexer, agiler Hochfrequenz-Signale analysieren. (In Entwicklung.)

Weitfeldmagnetometer

Das Weitfeldmagnetometer wurde eigens am Fraunhofer IAF entwickelt und verwendet eine Diamantplatte mit einer homogenen Schicht aus NV-Zentren. Es misst Magnetfelder über einen großen Probenbereich in sehr kurzer Zeit und eignet sich damit für schnelle und quantitative Messungen im industriellen Einsatz. Das Weitfeldmagnetometer braucht keine Kalibrierung und kann für die Charakterisierung und Optimierung von ferromagnetischen Werkstoffen sowie für Anwendungen in der Biomedizin eingesetzt werden.

Technische Spezifikationen
Sensitivität:         < 10 µT/√Hz
Ortsauflösung:   ± 1 µm
Messbereich:     40 x 40 µm² bis 1 x 1 mm²
Messzeit:          Sekunden bis Minuten
Messmethoden: ODMR, Iso‑B, Quench, pulsed
Hersteller:         Eigenanfertigung des Fraunhofer IAF

Rastersondenmagnetometer

Hochaufgelöste Rastersondenmagnetometer nutzen Diamantspitzen mit einem einzelnen NV-Zentrum. Damit bietet sich erstmals die Möglichkeit, auf der atomaren Ebene Magnetfeldverteilungen zu messen und abzubilden, die mit zuvor verfügbaren Verfahren nicht zugänglich sind. So lassen sich beispielsweise die Stromflüsse von mikro- und nanoelektronischen Schaltungen hochauflösend darstellen. Im Applikationslabor stehen zwei Rastersondenmagnetometer unterschiedlicher Hersteller für Messungen zur Verfügung.

Technische Spezifikationen:
Sensitivität:       < 5 µT/√Hz
Ortsauflösung:   ≈ 35 nm
Rastergröße:     85 x 85 x 15 µm bis 100 x 100 x 15 µm
Messzeit:          Minuten bis Stunden
Messmethoden: ODMR, Iso‑B, Quench, pulsed, AFM, MOKE
Hersteller:         Qnami, QZabre

Zusätzlich zu den Testmöglichkeiten vor Ort steht der Industrie und Forschung das Applikationslabor für Quantensensorik in einer virtuellen Version zur Verfügung: Diese Informationsplattform enthält umfassendes Fachwissen und bietet die Möglichkeit, das Thema Quantensensorik selbständig zu erkunden und Lösungen für spezifische Anwendungsszenarien abzuschätzen.  

Das virtuelle Applikationslabor umfasst drei Quantenmagnetometer und bietet ausführliche Fachinformationen und Erläuterungen zu den unterschiedlichen Messprinzipien der Geräte. Das Herzstück des Applikationslabors bilden die interaktiven Messungen, die Messzenarien aus den Branchen Werkstoffprüfung, Mikro- und Nanoelektronik sowie Biomedizin veranschaulichen.

Unternehmen und Institutionen haben die Möglichkeit, die Vorteile und Anwendungspotenziale der Geräte für ihre spezifischen Bedürfnisse abzuschätzen. Ergänzend dazu bietet eine Webseite umfangreiche Informationen zur Quantensensorik und deren potenziellen Anwendungen. Professionelle Ansprechpartner aus der Forschung und dem Technologietransfer stehen mit ihrer Expertise für Austausch und Beratung bereit.