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全球首款原子級(jí)精度的量子傳感器研發(fā)成功

要長高 ? 2024-07-27 13:46 ? 次閱讀
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韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)的量子納米科學(xué)中心(QNS)攜手德國尤里希研究中心的科研精英團(tuán)隊(duì),共同研發(fā)出了全球首款原子級(jí)精度的量子傳感器,這一革命性裝置能夠捕捉并解析原子尺度下極其微弱的磁場變化。該研究成果于25日正式發(fā)布于《自然·納米技術(shù)》期刊,標(biāo)志著量子科技領(lǐng)域的一次重大飛躍,預(yù)示著其將對(duì)多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)的變革與啟示。

該傳感器的核心創(chuàng)新在于其前所未有的靈敏度和空間分辨率,這得益于研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)突破性設(shè)計(jì)——將一種特殊分子直接綁定在掃描隧道顯微鏡的尖端。這一精妙之舉,使得傳感器能夠無限接近目標(biāo)原子,僅相隔數(shù)個(gè)原子的距離,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)原子級(jí)磁場的直接、精確探測。

原子,這一構(gòu)成物質(zhì)世界的基本單元,其直徑之細(xì)微,超乎想象,僅是人類發(fā)絲直徑的百萬分之一。因此,要在如此微小的尺度上觀測并測量其產(chǎn)生的電場、磁場等物理效應(yīng),無疑是對(duì)科技能力的極限挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)量子傳感器雖已能感知這些場,但在空間分辨率上始終難以企及原子級(jí)別。

與眾多依賴材料晶格缺陷作為傳感機(jī)制的同類裝置不同,這款新型原子級(jí)量子傳感器采用了單分子作為探測單元,這一策略從根本上顛覆了傳統(tǒng)思路。晶格缺陷作為傳感元件,其效能往往受限于其在材料中的深度嵌入,導(dǎo)致與待測對(duì)象間的距離較遠(yuǎn),限制了觀測精度。而單分子傳感器的出現(xiàn),則徹底打破了這一瓶頸,實(shí)現(xiàn)了前所未有的近距離觀測能力。

該傳感器的空間分辨率達(dá)到了驚人的0.1埃,這一數(shù)字幾乎等同于單個(gè)原子的直徑,為量子材料科學(xué)、設(shè)備工程、新型催化劑研發(fā)以及生物化學(xué)等領(lǐng)域的基本量子行為研究開辟了新的視野和可能。其應(yīng)用前景廣闊,有望推動(dòng)這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更深層次的探索與突破。

綜上所述,這款原子級(jí)量子傳感器的誕生,不僅是量子技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破,更是人類科技探索未知、挑戰(zhàn)極限的又一里程碑。它將引領(lǐng)科學(xué)家們走進(jìn)一個(gè)更加微觀、更加精細(xì)的物質(zhì)世界,開啟一段全新的科學(xué)探索之旅。

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