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納米級量子傳感器實現高清成像

發布時間:2023/6/16 10:08:51編輯:Ma Liang
已有5986人關注

日本東京大學科學家最近利用六方氮化硼二維層中的硼空位,首次完成了在納米級排列量子傳感器的精細任務,從而能夠檢測磁場中的極小變化,實現了高分辨率磁場成像。

氮化硼是一種含有氮和硼原子的薄晶體材料。氮化硼晶格中人工產生的自旋缺陷適合作為傳感器。



(a)六方氮化硼中的硼空位缺陷?瘴怀洚斢糜诖艌鰷y量的原子大小的量子傳感器,對磁場敏感,像一個納米“磁針”。(b)量子傳感器納米陣列的光致發光。通過分析響應微波的光致發光強度的變化,研究人員可測量每個傳感器點的磁場。

研究團隊在制作出一層薄的六角形氮化硼薄膜后,將其附著在目標金絲上,然后用高速氦離子束轟擊薄膜,這樣就彈出了硼原子,形成了100平方納米的硼空位。每個光點包含許多原子大小的空位,它們的行為就像微小的磁針。光斑距離越近,傳感器的空間分辨率就越好。

當電流流經導線時,研究人員測量每個點的磁場,發現磁場的測量值與模擬值非常接近,這證明了高分辨率量子傳感器的有效性。即使在室溫下,研究人員也可檢測到傳感器在磁場存在的情況下自旋狀態的變化,從而檢測到局部磁場和電流。

此外,氮化硼納米薄膜只通過范德華力附著在物體上,這意味著量子傳感器很容易附著在不同的材料上。

高分辨率量子傳感器在量子材料和電子設備研究中具有潛在用途。例如,傳感器可幫助開發使用納米磁性材料作為存儲元件的硬盤。

原子大小的量子傳感器有助于科學家對人腦進行成像、精確定位、繪制地下環境圖、檢測構造變化和火山噴發。此次的納米級量子傳感器也將成為半導體、磁性材料和超導體應用的“潛力股”。

微信號:ayiwangapp17

(來源: 科技日報 )

標簽:稱重傳感器,壓力傳感器

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