科技日?qǐng)?bào)合肥10月22日電 記者從中國(guó)科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的孫方穩(wěn)小組實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了50納米空間分辨力高精度多功能量子傳感。該系列研究成果日前發(fā)表在應(yīng)用物理權(quán)威期刊《應(yīng)用物理評(píng)論》上。

微納光電子器件具有尺寸小、電磁場(chǎng)強(qiáng)度低、易受干擾等特點(diǎn)，因此，微納電磁場(chǎng)探測(cè)技術(shù)需要同時(shí)解決高空間分辨力、高測(cè)量靈敏度及非破壞性測(cè)量等難題和挑戰(zhàn)。

科研人員提出利用量子傳感和量子探針等新思路，發(fā)展了具有納米級(jí)空間分辨力的遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)超分辨成像新技術(shù)。結(jié)合高保真度量子態(tài)調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)具有高空間分辨力、高測(cè)量靈敏度及非破壞性測(cè)量的微納電磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)。

科研人員首先基于金剛石氮—空位色心中電荷態(tài)的調(diào)控，提出并實(shí)現(xiàn)了具有納米級(jí)空間分辨力超低泵浦功率的電荷態(tài)耗盡納米成像術(shù)，實(shí)現(xiàn)了4.1納米空間分辨力的電子自旋量子態(tài)的成像與檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)獲得的成像分辨力是光學(xué)衍射極限的1/86，超過(guò)了受激輻射損耗熒光顯微成像術(shù)，2014年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)所獲得的1/67的精度，將有望應(yīng)用在活體生物檢測(cè)中。他們進(jìn)一步將CSD納米成像術(shù)與熒光壽命成像、光學(xué)偏振態(tài)檢測(cè)、電子自旋態(tài)高保真度量子操控技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬納米線結(jié)構(gòu)所攜帶的光場(chǎng)態(tài)密度、偏振、電流及其產(chǎn)生的磁場(chǎng)等多個(gè)物理量的非破壞性測(cè)量，空間分辨力達(dá)50納米，使得該微納光電磁場(chǎng)的探測(cè)精準(zhǔn)度超過(guò)了96%。

這些系列成果為高空間分辨力非破壞電磁場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)用化的量子傳感打下了基礎(chǔ)，將應(yīng)用于微納電磁場(chǎng)及光電子芯片的檢測(cè)，并拓寬遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨成像技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

（原標(biāo)題 我首次實(shí)現(xiàn)納米級(jí)空間分辨電磁場(chǎng)量子傳感）