Une illustration du système ODMR (résonance magnétique détectée optiquement) à résolution spatiale pour l’imagerie par champ magnétique. Crédit : Exciton Science

Les chercheurs de l’UNSW Sydney ont développé une méthode à l’échelle de la puce utilisant des OLED pour imager les champs magnétiques, transformant potentiellement les smartphones en capteurs quantiques portables. La technique est plus évolutive et ne nécessite pas d’entrée laser, ce qui rend l’appareil plus petit et productible en masse. La technologie pourrait être utilisée dans les diagnostics médicaux à distance et l’identification des défauts matériels.

Les smartphones pourraient un jour devenir des capteurs quantiques portables grâce à une nouvelle approche à l’échelle de la puce qui utilise des diodes électroluminescentes organiques (OLED) pour imager les champs magnétiques.

Des chercheurs de l’ARC Center of Excellence in Exciton Science à UNSW Sydney ont démontré que les OLED, un type de matériau semi-conducteur que l’on trouve couramment dans les téléviseurs à écran plat, les écrans de smartphone et d’autres écrans numériques, peuvent être utilisés pour cartographier les champs magnétiques à l’aide de la résonance magnétique.

La détection des champs magnétiques a des applications importantes dans la recherche scientifique, l’industrie et la médecine.

Publié dans la prestigieuse revue

Dr. Rugang Geng working at UNSW Sydney. Credit: Exciton Science

The majority of existing quantum sensing and magnetic field imaging equipment is relatively large and expensive, requiring either optical pumping (from a high-powered laser) or very low cryogenic temperatures. This limits the device integration potential and commercial scalability of such approaches.

By contrast, the OLED sensing device prototyped in this work would ultimately be small, flexible, and mass-producible.

The techniques involved in achieving this are electrically detected magnetic resonance (EDMR) and optically detected magnetic resonance (ODMR). This is achieved using a camera and microwave electronics to optically detect magnetic resonance, the same physics which enables Magnetic Resonance Imaging (MRI).

Using OLEDs for EDMR and ODMR depends on correctly harnessing the spin behavior of electrons when they are in proximity to magnetic fields.

OLEDs, which are highly sensitive to magnetic fields, are already found in mass-produced electronics like televisions and smartphones, making them an attractive prospect for commercial development in new technologies.

Professor Dane McCamey of UNSW, who is also an Exciton Science Chief Investigator, said: “Our device is designed to be compatible with commercially available OLED technologies, providing the unique ability to map magnetic field over a large area or even a curved surface.

“You could imagine using this technology being added to smartphones to help with remote medical diagnostics, or identifying defects in materials.”

First author Dr. Rugang Geng of UNSW and Exciton Science added: “While our study demonstrates a clear technology pathway, more work will be required to increase the sensitivity and readout times.”

Professor McCamey said that a patent has been filed (Australian Patent Application 2022901738) with a view toward the potential commercialization of the technology.

Reference: “Sub-micron spin-based magnetic field imaging with an organic light emitting diode” by Rugang Geng, Adrian Mena, William J. Pappas and Dane R. McCamey, 15 March 2023, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-023-37090-y