剑桥大学的研究人员取得了一项突破性成就，他们研发出了一种由六方氮化硼（hBN）制成的量子传感器。这种创新型传感器有望革新纳米尺度的磁场探测，为前所未有的成像能力打开大门。这项发表在《自然通讯》上的发现标志着量子技术向前迈出了重要一步。
这种基于hBN的传感器可以在纳米尺度上探测多个方向的磁场，与之前的基于金刚石的传感器相比，它提供了更广的动态范围。“量子传感器使我们能够探测各种量的纳米尺度变化，”该研究的共同第一作者Carmem Gilardoni博士解释说。“这项工作使用hBN将这种能力提升到了一个新的水平，hBN不仅与纳米尺度应用兼容，而且还提供了新的自由度。”
与在单一轴上探测磁场方面存在局限性的基于金刚石的传感器不同，hBN传感器克服了这些挑战。研究人员发现，该传感器宽广的动态范围和探测矢量磁场的能力源于hBN缺陷的低对称性及其有利的激发态光学特性。这一进步可能有助于更深入地理解磁现象和纳米材料。
hBN是一种类似于石墨烯的二维材料，非常适合量子传感应用。其原子级缺陷吸收和发射可见光，使其对局部磁场条件敏感。该团队使用光探测磁共振（ODMR）来研究传感器对磁场的响应。这项技术可以以前所未有的方式对磁现象和纳米材料进行成像。
“这种传感器可以为研究新材料系统中的磁现象，或以比以前更高的空间分辨率研究磁现象打开大门，”共同领导这项研究的Hannah Stern教授说。hBN的原子级薄性质也为磁场的原子级空间映射开辟了令人兴奋的可能性，为各个领域的突破性发现铺平了道路。