我学者提出新型量子磁传感器方案
环球网资讯·2026-01-22 09:08
核心观点 - 科研团队在大角度转角双层石墨烯体系中取得重大突破,首次发现电位移矢量与磁场的比值量子化新机制,并观测到量子化“中国结”图案,基于此创新提出了适用于低温强磁场环境的新原理磁传感器 [1] 科研突破与发现 - 团队在大角度(20°—30°)转角双层石墨烯体系中,首次发现电位移矢量与磁场的比值量子化新机制 [1] - 成功观测到朗道能级交叉点处尺寸均一、形态酷似传统“中国结”的量子化图案 [1][4] - 量子化“中国结”源于电场驱动下的层间电荷转移相变,其内部电子相切换的临界电场由电场引发的层间极化与库伦相互作用主导的电容能之间的“竞争”关系决定 [4] 技术方案与应用潜力 - 基于核心发现,团队提出了新型低温磁传感方案:利用“中国结”图案中特征峰间距与磁场强度的严格线性关系,通过测量两个“结”之间的距离来精确反推磁场强度 [4] - 该新原理磁传感器具备高空间分辨率的潜力,有望成为低温强磁场环境下的新一代磁强计 [1][4] - 与现有低温强磁场探测常用的核磁共振法相比,新方案借助微纳器件的量子特性,相当于配备了微米级的“标尺”,能将探测从“模糊轮廓”式升级为精细到微观层面的“高清地图”式测量,大幅提升复杂磁场环境下的探测精度 [5] 技术路径与未来规划 - 团队通过机械剥离技术获取单层单晶石墨烯,再利用干法转移技术进行大角度精确堆叠,最后用高质量六方氮化硼完成封装,成功构建出微米尺度的微纳器件 [3] - 下一步科研团队将推进该技术的片上阵列化集成,以实现对复杂磁场环境的高密度、高分辨标定,为量子科技、精密仪器等相关领域的科研与应用提供支撑 [5]