原子級量子傳感器：開啟微觀世界的新篇章
【化工儀器網 項目成果】原子的直徑極其微小，大約是人類發絲直徑的百萬分之一，因此要觀察和精確測量原子產生的電場和磁場極為困難。為了實現單個原子層面的探測，所使用的觀察工具不僅需要具備極高的靈敏度，而且其尺寸也需與原子相匹配。盡管現有的量子傳感器已經能夠探測到電場和磁場，但在空間分辨率上達到原子尺度仍然是一個巨大的挑戰。
近日，一項由韓國基礎科學研究所(IBS)量子納米科學中心(QNS)與德國尤里希研究中心合作完成研究，成功開發出了世界上首個原子級量子傳感器，能夠檢測到原子尺度上的微小磁場，該項研究標志著量子技術領域的重要里程碑。
此次開發的原子級量子傳感器采用了一種創新的方法：利用單個分子作為傳感元件。這種方法與傳統依賴于晶格缺陷的傳感器不同，后者只有當嵌入到材料內部時才能表現出其獨特的性質，這使得它們在單個原子尺度上的觀測能力受到限制。
研究團隊將單個分子固定在掃描隧道顯微鏡的尖端，并能夠將其移動至距離目標物體僅幾個原子的距離。這種傳感器的空間分辨率達到了驚人的0.1埃(1埃通常對應于一個原子直徑)，為量子傳感器中的空間分辨率樹立了新的標桿。
這一開創性的工具類似于核磁共振成像(MRI)在量子材料設備中的應用，它將使科學家們能夠在最基礎的層面上探索和理解物質。該傳感器的應用前景廣闊，包括但不限于量子材料和設備工程、新型催化劑的設計以及對生物化學系統等分子體系的基本量子行為的研究。
隨著這項技術的發展，我們有望見證量子科技領域的進一步突破，并揭示微觀世界的更多秘密。相關論文25日發表在《自然·納米技術》上。
(資料來源：科技日報)
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