幸运飞艇精准计划_全天幸运飞艇计划在线_免费幸运飞艇计划(专业版)

幸运飞艇精准计划 > 麻省理工 >

麻省理工:发明量子传感器可测量原子级尺度!

2019-04-01 19:21:57 麻省理工178℃

  麻省理工学院研究人员发明了一种测量原子尺度的新方法,不仅可以测量上下,还可以测量横向。这个新工具可以应用于各种各样的领域,如绘制神经元内部的电脉冲图、表征新磁性材料以及探测奇异的量子物理现象。今天(2019年3月15日)在《物理评论快报》(Physical Review Letters)期刊上发表的一篇论文中,对这种新方法进行了描述。论文作者是研究生刘一祥、前研究生阿肖克•阿乔伊(Ashok Ajoy)和核科学与工程教授保拉•卡佩拉罗(Paola Cappellaro)。

  博科园-科学科普:这项技术建立在一个已经开发出来的平台上,利用金刚石中被称为氮空位(NV)中心的微小缺陷,以高精度探测。这些缺陷包括金刚石有序的碳原子晶格中两个相邻碳原子缺失的;其中一个被一个氮原子取代,另一个则是空的。这使得结构中缺少键,电子对周围的微小变化非常,无论是电、磁还是光。以前使用单个NV中心来探测常精确的,但只能测量沿着与传感器轴对齐的单一维度变化。但是对于某些应用,比如通过测量每个脉冲的确切方向来绘制神经元之间的连接,测量横向分量也会很有用。

  本质上,新方法通过利用氮原子核自旋提供的二次振荡器来解决这个问题。被测场的侧向分量推动次级振荡器方向。通过使其稍微偏离轴,侧向分量会引起一种抖动,这种抖动表现为与传感器对齐的的周期性波动,从而将垂直分量变成叠加在主静态测量上的波型。然后可以用数学方法将其转换回来,以确定侧向分量的大小。该方法在第二维和第一维中提供了同样的精度,同时仍然使用单个传感器,从而保持了其纳米级的空间分辨率。为了读出结果,研究人员使用了光学共焦显微镜,该显微镜利用了NV中心的一种特殊性质:

  当在绿光下时,它们会发出或荧光,其强度取决于它们的精确自旋状态。这些NV中心可以作为量子位发挥作用,量子位计算相当于普通计算中使用的量子位。可以从荧光中分辨出自旋态,如果它是暗的,”产生较少的荧光,“那就是‘一’状态,如果它是亮的,那就是‘零’状态。如果荧光是介于两者之间的某个数字,那么自旋状态就是介于‘0’和‘1’之间。一个简单磁罗盘的指针能告诉方向,但不能告诉的强度。一些现有测量的设备可以做相反的事情,精确地沿着一个方向测量的强度,但是它们不能说明的总体方向。这种方向信息正是新探测器系统所能提供。

  在这种新型“指南针”中,可以从荧光的亮度和亮度变化来判断它指向哪里”。主由整体稳定的亮度水平表示,而敲打偏离轴所引起的抖动则表现为亮度的规律性波动,这种波动类似于波,可以被精确地测量出来。这项技术一个有趣的应用是将金刚石NV中心与神经元连接起来。当细胞发出触发另一个细胞的动作电位时,系统不仅应该能够探测到它的信号强度,还应该能够探测到它的方向,从而帮助绘制连接图,并查看哪些细胞触发了哪些细胞。同样,在测试可能适合数据存储或其他应用的新磁性材料时,新系统应能详细测量材料中的大小和方向。

  与其他一些需要极低温度才能运行的系统不同,这种新型磁传感器系统在普通室温下也能很好地工作,这使得在不生物样本情况下测试生物样本是可行的。这种新方法的技术已经可用。现在就可以做到,但需要先花些时间来校准系统。目前,该系统只提供了总垂直分量的测量,而没有提供的确切方向。全天幸运飞艇计划在线现在只提取总横向分量,无法确定方向,但是增加三维分量可以通过引入一个附加的静态作为参考点来实现。只要能校准那个参考场,就能获得关于该场方向的完整三维信息,有很多方法可以做到这一点。

  以色列魏茨曼研究所(Weizmann Institute)化学物理学高级科学家阿米特·芬克勒(Amit Finkler)说:获得了对横向的灵敏度与对平行的直流灵敏度相当,这对实际应用来说是令人印象深刻和鼓舞的。正如作者在手稿中谦虚地所写,这确实是向矢量纳米级磁力测量迈出的第一步。他们的技术是否真的能应用于实际样品,如或凝聚态系统,还有待观察。然而,作为这项技术的潜在用户/实现者,我对此印象深刻,并鼓励我们在实验设置中采用和应用这项方案。

  标签:传感器 神经元 量子 麻省理工 分量 物理评论快报 原子 麻省理工学院 维度 科普 博科园 科学 亮度 周期性 荧光 细胞 研究生 分辨率 显微镜

搜索
网站分类