中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
韓國基礎科學(xué)研究所(IBS)量子納米科學(xué)中心（QNS）和德國尤里希研究中心的國際研究團隊開(kāi)發(fā)出世界上首個(gè)原子級量子傳感器，能夠檢測原子尺度的微小磁場(chǎng)。相關(guān)論文近日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。這一成果標志著(zhù)量子技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑，有望對多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。
研究將一種分子附著(zhù)在掃描隧道顯微鏡尖端，實(shí)現了前所未有的靈敏度和空間分辨率。
原子直徑比人類(lèi)發(fā)絲還要細100萬(wàn)倍，要觀(guān)察和精確測量原子產(chǎn)生的電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理量極為困難。為了從單個(gè)原子中探測如此弱的場(chǎng)，觀(guān)察工具必須高度敏感，且尺寸需與原子相當。雖然許多量子傳感器能夠探測電場(chǎng)和磁場(chǎng)，但要在空間分辨率上達到原子尺度卻是個(gè)極大挑戰。
此次的原子級量子傳感器成功之處在于，它僅使用了單個(gè)分子。這是一種概念上不同的傳感方式，因為大多數其他傳感器的功能都依賴(lài)于晶格缺陷。這些缺陷只有在深深嵌入材料中時(shí)才會(huì )顯現其特性，因此這種能夠探測電場(chǎng)和磁場(chǎng)的缺陷通常與物體保持相當大的距離，從而限制了在單個(gè)原子尺度上進(jìn)行觀(guān)測的能力。
研究團隊改變了方法，開(kāi)發(fā)出一種使用單個(gè)分子來(lái)探測原子的電磁特性的工具。該分子附著(zhù)在掃描隧道顯微鏡的尖端，可以將其帶到距離實(shí)際物體僅幾個(gè)原子的位置。
這項開(kāi)創(chuàng )性工具類(lèi)似核磁共振成像（MRI）的量子材料設備，為量子傳感器中的空間分辨率設立了新標準，將使科學(xué)家能夠在最基本的層面上探索和理解物質(zhì)。
該傳感器空間分辨率高達0.1埃，而1埃通常對應于一個(gè)原子直徑，有望為量子材料和設備工程、新型催化劑設計以及分子系統（如生物化學(xué)）基本量子行為的研究開(kāi)辟新途徑。
