Все новости

Физики создали чувствительный магнитограф, работающий при комнатной температуре

Чувствительность прибору обеспечивает датчик на базе пленок из соединений железа и иттрия

ТАСС, 10 августа. Российские ученые разработали чувствительный твердотельный магнитометр, который может работать даже при комнатной температуре. Его можно использовать внутри магнитоэнцефалографов, пишет пресс-служба Российского квантового центра (РКЦ) со ссылкой на статью в журнале Human Brain Mapping.

"Несмотря на аналогичные принципы работы данного квантового сенсора и классического феррозонда, квантовое обменное взаимодействие позволяет регистрировать значения магнитного поля в тысячу раз ниже, чем при использовании традиционных решений. Наше устройство идеально подходит для решения задач, связанных с исследованием мозга", – рассказал один из разработчиков, сотрудник РКЦ Максим Острась.

Магнитоэнцефалографы (МЭГ) используют для наблюдений за активностью мозга. Они измеряют и отслеживают слабые магнитные поля, которые появляются в результате электрической активности нейронов. Для работы этим приборам нужны не только высокочувствительные датчики, но и особые алгоритмы, которые извлекают данные об уровне активности одиночных нервных клеток из общего сигнала, получаемого при помощи МЭГ.

Подобный подход, если он работает, позволяет отслеживать даже самые быстротечные и локальные изменения в характере активности отдельных регионов коры мозга человека. Пока его применение достаточно ограничено, так как для работы большинства существующих систем МЭГ нужны системы охлаждения на базе жидкого гелия, позволяющие существующим магнитометрам достичь необходимой чувствительности.

Острась и его коллеги из Сколковского инстситута науки и технололгий, Высшей школы экономики и Института радиотехники и электроники РАН на протяжении многих лет пытаются решить эту проблему с помощью методов квантовой механики. Недавно они создали твердотельный датчик магнитных полей на основе пленок из соединений железа и иттрия, которые на порядки превосходят аналоги в чувствительности к магнитным полям при комнатных температурах и давлении.

Работу этого датчика ученые проверили на добровольцах. В ходе эксперимента ученые попытались зафиксировать с помощью созданного ими магнитометра альфа-ритм мозга. Прибор ученые прикрепляли к затылочной области головы испытуемого. Прототип МЭГ на основе этого датчика успешно справился с задачей. При этом ему нужно было достаточно лишь нескольких ватт.

"Даже первый опытный образец разработанного магнитометра в ряде случаев показывает более высокую чувствительность в контексте МЭГ по сравнению с существующими системами. Вкупе с простотой и твердотельной природой сенсора, это позволяет предположить оптимистичное будущее для систем, созданных на основе этой технологии", – добавил еще один автор исследования, старший преподаватель Сколковского института науки и технологий Николай Кошев.

Ученые надеются, что созданный ими датчик сделает системы магнитоэнцефалографии более доступными для широкого круга пациентов, а также ученых, изучающих работу мозга людей и других млекопитающих. В дополнение к этому данное устройство может использоваться в качестве сверхчувствительного датчика магнитных полей в самых разных областях науки и техники, подытожили Острась и его коллеги.