假如用一个原子来捕捉纳米资料的高分辨率图画听起来像科幻小说。
但这正是加州大学巴巴拉分校（UCSB）量子传感和成像研讨组现已完结的技能。物理学家Ania jayich实验室的成员历时两年开宣布一种全新的传感器技能，具有纳米标准的空间分辨率和精美的敏感性。他们的这一效果已刊登在《天然》科学杂志上。
“这是第一种该类东西。”UCSB的科学和工程讲席教授，校资料研讨实验室副主任jayich说。“它的作业温度从室温到低温，低温下会发作许多风趣的物理现象。例如，当热能足够低时，电子相互作用的成果便能够观察到，这导致新的物理相。现在咱们能够用史无前例的空间分辨率来勘探这些。”
在显微镜下，共同的单自旋量子传感器类似于牙刷。每个“毛”包含一个单一的、坚实的纳米金刚石晶体，其顶端具有一种特别的缺点，氮空位（NV）中心。在钻石的碳晶格中，有2个相邻的原子缺失，其间一个空位被氮原子填充，能够感应特定的资料特性，特别是磁性的传感。这些传感器在UCSB的洁净室完结出产加工。
研讨团队挑选了一个相对较好的超导资料进行研讨，该资料含有称为涡流——磁通的部分区域的磁性组织。研讨人员能够运用他们的仪器，对单个涡流进行成像。
“咱们的东西是一个量子传感器，由于它依赖于奇特的量子力学，”jayich解说。“咱们把NV缺点处于量子叠加态，它可所以一个状况或另一个——咱们不知道，然后咱们让体系在场效应下开展并丈量。这种叠加的不确认性完结了丈量。”
这样的量子行为一般与低温环境有关。但是，本研讨组的专业量子仪器可在室温及6开尔文（约零下450°华氏度）作业，这使得它十分灵敏、共同，能够用于研讨各种相的物质以及相关的相变。
“许多其他显微镜东西没有这么大范围的作业温度，”jayich解说。“咱们的东西的另一个亮点是它有超卓的空间分辨率，由于该传感器包含一个单一的原子。别的，它的标准使得它具有非侵入性，这意味着它能最小限度的影响资料体系的根本物理性质。”
研讨团队现在正在对“斯格明子”—磁旋涡状结构的准粒子—进行成像，这对未来的数据存储和自旋电子技能具有巨大的吸引力。他们的方针是使用仪器的纳米级空间分辨率，确认引起“斯格明子”的竞赛相互作用的相对强度。“原子之间有许多不同的相互作用，你需求了解所有这些相互作用，之后才能够猜测资料的行为。”jayich说。
“假如你能幻想到资料磁畴的巨细，以及它们是如安在小标准上进化的，然后你能了解这些相互作用的数值和强度，”他弥补说。“在未来，这个东西将有助于了解资料相互作用的性质和强度，然后带来风趣的新物质状况和物质相，这是不只有利于根底物理，对技能也很有协助。”
