科技日報北京7月25日電 （記者張佳欣）韓國基礎科學研究所（IBS）量子納米科學中心（QNS）和德國尤里希研究中心的國際研究團隊開發(fā)出世界上首個原子級量子傳感器，能夠檢測原子尺度的微小磁場。相關論文25日發(fā)表在《自然·納米技術》上。這一成果標志著量子技術領域的一個重要里程碑，有望對多個科學領域產生深遠影響。

原子直徑比人類發(fā)絲還要細100萬倍，要觀察和精確測量原子產生的電場、磁場等物理量極為困難。為了從單個原子中探測如此弱的場，觀察工具必須高度敏感，且尺寸需與原子相當。雖然許多量子傳感器能夠探測電場和磁場，但要在空間分辨率上達到原子尺度卻是個極大挑戰(zhàn)。

此次的原子級量子傳感器成功之處在于，它僅使用了單個分子。這是一種概念上不同的傳感方式，因為大多數其他傳感器的功能都依賴于晶格缺陷。這些缺陷只有在深深嵌入材料中時才會顯現其特性，因此這種能夠探測電場和磁場的缺陷通常與物體保持相當大的距離，從而限制了在單個原子尺度上進行觀測的能力。

研究團隊改變了方法，開發(fā)出一種使用單個分子來探測原子的電磁特性的工具。該分子附著在掃描隧道顯微鏡的尖端，可以將其帶到距離實際物體僅幾個原子的位置。

這項開創(chuàng)性工具類似核磁共振成像（MRI）的量子材料設備，為量子傳感器中的空間分辨率設立了新標準，將使科學家能夠在最基本的層面上探索和理解物質。

該傳感器空間分辨率高達0.1埃，而1埃通常對應于一個原子直徑，有望為量子材料和設備工程、新型催化劑設計以及分子系統（如生物化學）基本量子行為的研究開辟新途徑。