巧打“中国结”，给磁场拍高清照

张丽

本报太原电  （记者郑洋洋）由山西大学主导、国内外多家单位合作的科研团队提出了一种全新的低温强磁场探测方法，突破传统测量方法限制，将低温下强磁场测量的空间分辨率提升至微米量级，给磁场拍出高清照。相关成果在线发表于国际学术期刊《自然—传感》。

　　在低温强磁场探测领域，现有的核磁共振法虽然精度高，但对待测磁场的均匀度有极高要求，一旦磁场环境复杂或存在梯度，测量信号就会变得模糊。

　　该科研团队通过类似“搭积木”的方式，将两层单晶石墨烯进行精确的转角堆叠，并用高质量六方氮化硼封装，构建了微米尺度的大角度转角双层石墨烯器件。在强磁场下，该体系展现出独特的量子化特征——当调节垂直电位移场和载流子浓度时，电学测量图谱中呈现出了一个个清晰的、类似“中国结”的菱形图案。

　　“中国结”的形成源于电子相之间的竞争与切换。实验表明，这种量子化特征具有极高稳定性。基于此，科研团队提出了一种新型的低温磁传感方案：利用“中国结”图案中特征峰间距与磁场强度之间的严格线性关系，只需测量“中国结”中两个节点的间距，即可如同读取刻度尺一样，精确反推出磁场强度。论文第一作者、山西大学光电研究所副教授董宝娟说，新方案利用了微纳器件的量子特性，相当于给磁场测量提供了一把微米级的“标尺”。