传感器是一种能检测并转换外部信息(如光、热、声音、压力等)为可测量信号的装置,它的主要作用是采集数据,为自动控制和智能系统提供基础信息,广泛应用在工业、医疗、交通、环保等领域。
据媒体报道,由韩国基础科学研究所量子纳米科学中心和德国尤里希研究中心组成的国际研究团队,成功开发出全球首个原子级别的量子传感器,可检测原子尺度的微小磁场。
据了解,原子直径比人类发丝细100晚辈,要观察和精确测量原子产生的电场、磁场等物理量极为困难,为了从单个原子中探测如此弱的场,观察工具必须高度敏感,且尺寸需要与原子相当。虽然许多量子传感器可探测电场和磁场,但要在空间分辨率上达到原子尺度是很难的。
而该新型量子传感器是仅仅使用了单个分子,这是一种概念上不同的传感方式,因为大多数传感器的功能依赖劲歌缺陷,这些缺陷只有在深深嵌入材料中时才会显现其特性,因此,这种缺陷导致传感器与物体保持相当大的距离,从而限制了在单个原子尺度上进行观测的能力。
研究团队改变思路,开发出一种使用单个分子来探测原子的电磁特性的工具,该分子附着在扫描隧道显微镜的尖端,可将其带到距离实际问题仅几个原子的位置。
该发明的成功,为量子传感器中的空间分辨率设立了新标准,使科学家可在最基本的层面上探索物质,标志着量子技术领域的一个重要里程碑,有望对多个科学领域产生深远影响。
相关研究及具体细节发表在知名学术杂志《Nature(自然)》上。
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