記者近日從南京郵電大學(xué)了解到，南郵通信與信息工程學(xué)院的科研團(tuán)隊近日在金剛石NV（nitrogen vacancy）色心量子磁強(qiáng)計的研制上取得了重大突破，團(tuán)隊*采用金剛石NV色心固態(tài)量子體系實現(xiàn)了0.01 T–1.5 T磁場范圍的量子精密測量。
這一創(chuàng)新成果具有高空間分辨能力和寬量程的顯著優(yōu)勢，在工業(yè)磁測量，醫(yī)療影像裝備研發(fā)和集成電路測試等前沿應(yīng)用領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。這一創(chuàng)新成果標(biāo)志著我國在量子磁測量領(lǐng)域邁出了堅實的一步，在計量量子化時代，助力磁場計量的扁平化，有望為先進(jìn)制造業(yè)提供更便捷的服務(wù)。這一技術(shù)為高端永磁體的定量顯微測量分析提供了共性支撐技術(shù)，對提升我國高端磁性材料的研發(fā)和制造能力意義重大。
中國計量科學(xué)研究院是中國權(quán)威計量機(jī)構(gòu)之一，在計量業(yè)內(nèi)有廣泛的影響力。金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計嚴(yán)格遵循JJF1832-2020磁強(qiáng)計校準(zhǔn)規(guī)范，經(jīng)過中國計量科學(xué)研究院的嚴(yán)格校準(zhǔn)，確保了測量結(jié)果的精度。經(jīng)PT2025校準(zhǔn)后，磁強(qiáng)計在1.0–1.5 T范圍的準(zhǔn)確度優(yōu)于13 ppm，這一精度水平在國際上*被報道，與磁場計量的黃金標(biāo)準(zhǔn)——Metrolab PT系列核磁共振磁強(qiáng)計相媲美。與PT系列核磁共振磁強(qiáng)計不同，后者在0.05 T至1.5 T的范圍內(nèi)需要更換三種不同量程的探頭，而金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計單一探頭就能夠覆蓋0.01 T至1.5 T的連續(xù)磁場范圍，這大大簡化了測量過程并提高了效率，延伸拓展了核磁共振磁強(qiáng)計的測量范圍。
金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計空間分辨率達(dá)到微米尺寸，而全球知名的瑞士Metrolab公司的PT2025型核磁共振磁強(qiáng)計探頭尺寸為毫米尺度，對待測磁場的梯度有嚴(yán)苛的要求，通常要求小于1000 ppm/cm。金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計由于磁場敏感核心物質(zhì)只有微米尺寸，有望解決大磁場梯度缺乏量子計量技術(shù)的難題。團(tuán)隊已成功實現(xiàn)單個圓柱永磁體表面磁場強(qiáng)度的自溯源顯微測量。
南郵量子精密測量團(tuán)隊長期從事量子精密測量技術(shù)方法學(xué)研究和實驗系統(tǒng)開發(fā)，探索量子精密測量在芯片測試、磁性材料顯微測試表征和磁場計量等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。此項成果是南郵Peter Grünberg研究中心科研團(tuán)隊數(shù)十年如一日的研究積累之一，該成果得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和基礎(chǔ)加強(qiáng)計劃技術(shù)領(lǐng)域基金支持。
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