中國粉體網(wǎng)訊  近日，德國維爾茨堡大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊成功研發(fā)一種新型原子傳感器,。它基于氮化硼二維晶格中人工產(chǎn)生的自旋缺陷（量子位元）,，可以在沒有任何電接觸的情況下，測量溫度,、壓力和磁場等環(huán)境變化,。相關(guān)成果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

氮化硼六方晶相具有二維平面石墨烯狀結(jié)構(gòu)和原子級薄度,，與其他二維晶體結(jié)構(gòu)高度兼容,。近年來，氮化硼的結(jié)構(gòu)和電子性能引起了許多研究者的興趣,。德國維爾茨堡大學(xué)的弗拉基米爾·迪亞科諾夫教授領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊先是成功地在氮化硼的層狀晶體中創(chuàng)造了自旋缺陷,，并通過實(shí)驗(yàn)識別了它們；隨后又成功實(shí)現(xiàn)了室溫下六方氮化硼中硼空位中心集合體的相干控制,，為具有全新特性的人造異質(zhì)結(jié)構(gòu)或在其上構(gòu)建電子設(shè)備鋪平了道路,。

現(xiàn)在，這個包括澳大利亞悉尼科技大學(xué)和加拿大特倫特大學(xué)的科學(xué)家在內(nèi)的國際團(tuán)隊取得了新的進(jìn)展，成功研發(fā)基于氮化硼二維晶體自旋缺陷的新型原子傳感器,。該傳感器的核心是氮化硼制成的晶格中人工產(chǎn)生的具有角動量（自旋）的硼缺陷,。缺陷對其原子環(huán)境非常敏感，例如與其他原子或原子層的距離,。迪亞科諾夫解釋說,，這意味著可以用它來測量局部磁場、溫度甚至壓力,。測量可以完全通過激光進(jìn)行,，傳感器不需要任何電接觸。

氮化硼自旋缺陷的一個新特征是它位于二維晶格中,。這開辟了全新的應(yīng)用可能性,。迪亞科諾夫說：“使用只有一個原子層的氮化硼層的想法特別有趣，這樣傳感器就直接位于要檢查的組件的表面,，這將實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的直接交互,。”氮化硼目前是封裝新型2D組件（如納米尺寸晶體管）的標(biāo)準(zhǔn)材料,�,？茖W(xué)家可以在經(jīng)常使用的氮化硼材料中人工嵌入原子傳感器，使得傳感器可以直接測量各種組件上的溫度,、壓力和磁場等影響,。

論文第一作者，德國維爾茨堡大學(xué)的物理學(xué)博士生安德烈亞斯·戈特紹爾解釋說：“通過巧妙地打開和關(guān)閉不同頻率的微波,，可以操縱自旋缺陷,，從而可以得出不同的外部影響，如溫度,、壓力和磁場,。”目前為止,，研究人員已經(jīng)展示了傳感器如何處理數(shù)百萬個自旋缺陷的大型集合,。接下來，他們將研究單個自旋缺陷如何作為傳感器工作,。

與現(xiàn)有的由金剛石或碳化硅制成的傳感器相比,，新型原子傳感器不僅適用于溫度和磁場的局部測量，還可以更加靈敏地對外部壓力變化做出反應(yīng),。其可能的應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué),、導(dǎo)航，需要電磁場非接觸式測量的地方或信息技術(shù)中的成像,。長遠(yuǎn)來看,，它還可以用作商業(yè)傳感器,，并可能會徹底改變醫(yī)學(xué)成像。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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