<h3 style="margin: 0px 0px 10px; padding: 0px; font-size: 18px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #e1641f; line-height: 23px; text-align: left; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; white-space: normal;">用于量子傳感的 Spins 系列</h3> <p>&nbsp;</p> <div class="description" style="margin: 0px; padding: 0px 0px 10px; font-size: 14px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #434343; font-weight: bold; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">CQT 首席研究員 Gao Weibo 領導的國際團隊在二維材料六方氮化硼中實現(xiàn)自旋極化</div> <div class="description" style="margin: 0px; padding: 0px 0px 10px; font-size: 14px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #434343; font-weight: bold; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; white-space: normal;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1728443843102/1728443843102.jpg" width="793" height="529" /></div> <div class="description" style="margin: 0px; padding: 0px 0px 10px; font-size: 14px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #434343; font-weight: bold; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; white-space: normal;"> <div class="padding10" style="margin: 0px; padding: 10px; font-size: 16px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">&nbsp;</div> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">一種稱為六方氮化硼 （h-BN） 的材料微小薄片可能有助于將來讀取您身體的磁信號。這是&trade;由二維 （2D） 材料制成的量子傳感器的一個潛在應用，由 CQT 首席研究員高偉波領導的一個團隊已經(jīng)證明，它可以被引導來感應磁場。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">國際團隊的進展涉及對 h-BN 2D 層缺陷處自旋的精確控制和操縱。他們的結果<a style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; text-decoration-line: none; color: #e1641f;" href="https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.266801">于 2024 年 6 月 24 日發(fā)表</a>在《<em style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; text-decoration-line: none;">物理評論快報</em>》上，并作為編輯&trade;建議突出顯示。該論文&trade;的合著者來自新加坡、中國、日本和德國。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">2D 材料在量子傳感方面很有前途，因為它們可以直接放置在樣品上。這個小距離意味著它們甚至可以對最小的磁信號敏感，并繪制它們在表面上的差異。它們也很容易制造。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">Weibo &trade;在南洋理工大學的團隊是該大學的物理學校長&trade;講座教授，他從日本的合作者那里獲得了一大筆 h-BN。他們 &ldquo;去角質(zhì) &rdquo;&trade;晶體，使用膠帶去除僅包含單層原子的 2D 薄片。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">在 h-BN 中，通常每個硼原子都與晶格中的三個氮原子鍵合。如果缺少硼原子，晶格中的間隙稱為硼空位缺陷。該團隊通過用質(zhì)子轟擊材料來產(chǎn)生這種缺陷。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">&ldquo;我們考慮了缺陷是否類似于鉆石中的氮空位 （NV） 中心，&rdquo;該出版物的第一作者、CQT 研究員 Ru Shihao 說。&ldquo;如果這些缺陷保持了一些我們可以控制的自旋特性，我們就可以使用這些材料進行量子傳感。&rdquo;</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">Shihao 在從事這個項目時，作為一名來自中國的博士生正在訪問微博&trade;的群組。他現(xiàn)在是另一個 CQT 小組的研究員。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">&nbsp;</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;"><strong style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; text-decoration-line: none;">缺陷結構</strong></p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">金剛石中的 NV 色心具有自旋特性，這些特性已經(jīng)被用于量子傳感，但金剛石不能像 2D 材料一樣薄。這讓人們希望 2D 材料對小信號更敏感，并提供更好的空間分辨率。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">該團隊面臨的問題是，他們是否能夠控制和測量 h-BN 缺陷處的核自旋。這對于用于傳感的材料是必需的&trade;。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">目標是高核自旋極化：當材料的核自旋沿同一方向排列時，當自旋因外部磁場而發(fā)生變化時，會變得更容易檢測到。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以應用一種稱為&ldquo;基態(tài)反交叉&rdquo;（&trade; GSLAC） 的技術來實現(xiàn) h-BN 中強大的核自旋極化水平。h-BN 中的硼空位缺陷具有帶負電的電子。h-BN 中的核自旋狀態(tài)是由于缺陷&trade;電子的自旋與周圍氮原子的核自旋之間的相互作用而產(chǎn)生的。電子必須處于相同的核自旋狀態(tài)才能實現(xiàn)高核自旋極化。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">Shihao 說：&ldquo;這項工作最重要的部分是了解物理系統(tǒng)。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">使電子進入相同的核自旋狀態(tài)很困難，因為不同狀態(tài)之間沒有直接躍遷。GSLAC 會改變這種情況。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">GSLAC 涉及對材料施加磁場。隨著磁場的調(diào)諧，不同的基態(tài)能級混合并變得幾乎簡并。這使得電子更容易從一個核自旋態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個核自旋態(tài)，從而實現(xiàn)更高的核極化。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">&nbsp;</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">&nbsp;</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;"><strong style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; text-decoration-line: none;">更多時間處于基態(tài)</strong></p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">在他們的工作中，研究人員將 GSLAC 與另一種技術激發(fā)狀態(tài)級反交叉 （ESLAC） 進行了比較。后一種方法類似于 GSLAC，不同之處在于它發(fā)生在激發(fā)能級混合時。研究人員對 GSLAC 施加了約 154.6 mT 的磁場，對 ESLAC 施加了 74.9 mT 的磁場。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">使用 GSLAC，研究人員分別記錄了 150 mW 和 1.5 mW 激光功率的核偏振水平約為 0.225 和 0.17。這些水平大大高于 ESLAC 達到的偏振水平，對于 150 mW 和 1.5 mW 的激光功率，ESLAC 達到的偏振水平分別為 0.0655 和 0.0343。他們所有的測量都是在室溫下進行的。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">&ldquo;在這個系統(tǒng)中，激振態(tài)的&trade;壽命只有 1 到 2 ns，&rdquo;Shihao 說。&ldquo;如果我們使用 GSLAC 從一個核自旋態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個核自旋態(tài)，電子就會有更多的時間。&rdquo;</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">像這樣對齊自旋將是將材料用于量子傳感的第一步，例如用于生物樣品或測量材料的性能?；诹孔幼孕膫鞲衅鞯母哽`敏度和分辨率導致人們提議將它們用于生物應用，從測量單個細胞到通過可穿戴傳感器監(jiān)測大腦活動。</p> <p style="margin: 0px; padding: 0px 0px 20px; font-size: 12px; vertical-align: baseline; border-width: 0px; outline-width: 0px; background-color: #ffffff; text-decoration-line: none; color: #000000; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; text-align: justify; white-space: normal;">該團隊的&trade;下一個目標之一是使這種材料更適用于量子傳感。&ldquo;我們將努力以電子方式讀取信號。現(xiàn)在我們用光學方式讀取它，但電子設備可以更緊湊，&ldquo;Weibo 說。</p> </div>