劍橋大學的研究人員取得了一項突破性成就，他們研發出了一種由六方氮化硼（hBN）製成的量子感測器。這種創新型感測器有望革新奈米尺度的磁場探測，為前所未有的成像能力打開大門。這項發表在《自然通訊》上的發現標誌著量子技術向前邁出重要一步。
這種基於hBN的感測器可以在奈米尺度上探測多個方向的磁場，與之前的基於鑽石的感測器相比，它提供了更廣的動態範圍。「量子感測器使我們能夠探測各種量的奈米尺度變化，」該研究的共同第一作者Carmem Gilardoni博士解釋說。「這項工作使用hBN將這種能力提升到了一個新的水準，hBN不僅與奈米尺度應用相容，而且還提供了新的自由度。」
與在單一軸上探測磁場方面存在局限性的基於鑽石的感測器不同，hBN感測器克服了這些挑戰。研究人員發現，該感測器寬廣的動態範圍和探測向量磁場的能力源於hBN缺陷的低對稱性及其有利的激發態光學特性。這一進步可能會有助於更深入地理解磁現象和奈米材料。
hBN是一種類似於石墨烯的二維材料，非常適合量子感測應用。其原子級缺陷吸收和發射可見光，使其對局部磁場條件敏感。該團隊使用光探測磁共振（ODMR）來研究感測器對磁場的響應。這項技術可以以前所未有的方式對磁現象和奈米材料進行成像。
「這種感測器可以為研究新材料系統中的磁現象，或以比以前更高的空間解析度研究磁現象打開大門，」共同領導這項研究的Hannah Stern教授說。hBN的原子級薄性質也為磁場的原子級空間映射開闢了令人興奮的可能性，為各個領域的突破性發現鋪平了道路。