中科院制备出微型光电一体化集成钻石量子磁传感器

2022-05-14 11:24:47 文章来源:网络

本文转自:澎湃**

近日,**科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术**重点实验室采用微纳加工技术,制备了一种基于氮空位(NV)色心的微型光电一体化集成钻石量子磁传感器。相关成果发表在《应用物理快报》(Applied Physics Letters)。

上海微系统所制备出微型光电一体化集成钻石量子磁传感器,图片来自**科学院上海微系统与信息技术研究所

钻石可以作为珠宝装饰品,更是颇具研究价值的新型量子材料。氮空位缺陷,即氮-空位色心(NV色心),是钻石晶体结构中常见的点缺陷,由氮原子取代碳原子和相邻空穴而形成,利用其在磁场中的量子顺磁共振效应及荧光辐射特**可进行**密磁测量。

NV色心在常温下具有稳定量子态,可以在非制冷室温下工作。同时,钻石量子磁传感器以其高空间分辨率、高灵敏度、高生物兼容**等技术优势,在近场微观磁共振、磁异常探测、生命科学等领域具有重要应用前景。

图片来自iStock

小型化、集成化、便携化是钻石量子传感器取得实际应用的重要条件。此次,前述团队基于晶圆级微机电工艺**,利用**微纳加工技术,制备出钻石量子磁传感器的核心——钻石芯片。芯片**集成微波辐射结构,实现了原位微波量子态操控。研究采用金属热压键合技术,实现了钻石单晶与硅晶圆的异质集成,确保机械稳定**。钻石芯片耦合带有梯度变化折射率透镜的光纤模块,实现了“光进光出”工作模式,缩小了探头尺寸,实现了钻石磁强计探头的高集成度。

研究进一步表明,采用双频共振技术可以同时进行磁场和温度场的同步实时测量,不仅通过温漂抑制提高了磁场测量的信噪比,并且确保了传感器温度的稳定**。

研究人员提出的制备工艺可以在晶圆级进行拓展,具有批量化制备的潜力,为建立高一致**、高灵敏度的可穿戴传感器阵列提供了可能**。目前,钻石量子磁传感器整体尺寸仅有20×15×1.5立方毫米(mm^3),灵敏度达到2.03nT·Hz^(−1/2)(Hz为赫兹,nT为纳特斯拉)。同时,该钻石磁传感器可以对小于0.5毫米(甚至更小)的目标区域进行近距离测量,具有在心磁、脑磁等弱磁信号探测场景的应用潜力,为后续实用化的可穿戴生物磁传感器奠定研究基础。

前述工作获得中科院战略**先导科技专项、**重点研发计划、中科院科研仪器装备研制项目等的支持。

本文转自:辽宁日报

由省科协和省人社厅联合组织开展的2021年辽宁省自然科学学术成果奖评选日前揭晓,**科学院金属研究所《轻质高强纳米碳/铝复合材料制备技术及强化设计原理》、大连理工大学《高弹**自愈合水凝胶的研发及**学转化应用》、本钢板材**份有限公司研发院《高碳钢大方坯均质化连铸工艺及其关键控制技术集成开发》等96项成果,分别获得一、二、三等奖。

与往年相比,2021年辽宁省自然科学学术成果奖评选从学科范围、申报成果构成、获奖成果数量到推荐单位流程等方面,都进行了调整和完善。据了解,此次评审将原来对单一论文(著作)评选,改为对系列学术研究成果的综合评价,要求申报的代表**成果必须是已**发表或出版2年以上的,申报时需提供5篇(部)以上(含)与该成果相关的论文或专著作为支撑。同时,坚持面向基层和工作一线, 注重成果的创新**和原创**,注重实效,重点从成果科学价值、技术价值、经济价值、社会价值四方面进行评审。

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