原子级量子传感器：开启微观世界的新篇章
【化工仪器网 项目成果】原子的直径极其微小，大约是人类发丝直径的百万分之一，因此要观察和精确测量原子产生的电场和磁场极为困难。为了实现单个原子层面的探测，所使用的观察工具不仅需要具备极高的灵敏度，而且其尺寸也需与原子相匹配。尽管现有的量子传感器已经能够探测到电场和磁场，但在空间分辨率上达到原子尺度仍然是一个巨大的挑战。
近日，一项由韩国基础科学研究所(IBS)量子纳米科学中心(QNS)与德国尤里希研究中心合作完成研究，成功开发出了世界上首个原子级量子传感器，能够检测到原子尺度上的微小磁场，该项研究标志着量子技术领域的重要里程碑。
此次开发的原子级量子传感器采用了一种创新的方法：利用单个分子作为传感元件。这种方法与传统依赖于晶格缺陷的传感器不同，后者只有当嵌入到材料内部时才能表现出其独特的性质，这使得它们在单个原子尺度上的观测能力受到限制。
研究团队将单个分子固定在扫描隧道显微镜的尖端，并能够将其移动至距离目标物体仅几个原子的距离。这种传感器的空间分辨率达到了惊人的0.1埃(1埃通常对应于一个原子直径)，为量子传感器中的空间分辨率树立了新的标杆。
这一开创性的工具类似于核磁共振成像(MRI)在量子材料设备中的应用，它将使科学家们能够在最基础的层面上探索和理解物质。该传感器的应用前景广阔，包括但不限于量子材料和设备工程、新型催化剂的设计以及对生物化学系统等分子体系的基本量子行为的研究。
随着这项技术的发展，我们有望见证量子科技领域的进一步突破，并揭示微观世界的更多秘密。相关论文25日发表在《自然·纳米技术》上。
(资料来源：科技日报)
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