科技日報記者 劉霞
據(jù)美國東北大學(xué)官網(wǎng)16日報道，該校科學(xué)家研發(fā)出一種拓?fù)湟龑?dǎo)聲波傳感器，能對微米級目標(biāo)進(jìn)行高精度探測，且無需縮小傳感器尺寸。這一成果有望推動納米與量子尺度傳感技術(shù)的發(fā)展，對量子計算、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
無論是數(shù)碼相機(jī)中的感光像素，還是傳統(tǒng)相機(jī)中的膠片，其核心是傳感器。在拍攝微小物體時，通常需要縮小相機(jī)傳感器的尺寸。然而，隨著像素尺寸變小，相機(jī)性能和靈敏度往往會下降。研究團(tuán)隊的目標(biāo)是在不減小像素尺寸的前提下，實(shí)現(xiàn)對更微小物體的探測。
為此，他們設(shè)計出一種拓?fù)湟龑?dǎo)聲波傳感器，大小和皮帶扣相當(dāng)，能夠利用引導(dǎo)聲波與一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)——拓?fù)浣缑鎽B(tài)，對微小目標(biāo)進(jìn)行探測，如單個蛋白質(zhì)或癌細(xì)胞。
拓?fù)浣缑鎽B(tài)源于凝聚態(tài)物理，指的是存在于拓?fù)涑瑢?dǎo)體表面或邊界、厚度約1納米的量子態(tài)。借助這一特性，研究人員能將能量集中在納米級區(qū)域，既提升了探測精度，又避免了因整體設(shè)備微型化而導(dǎo)致的性能下降。
東北大學(xué)官網(wǎng)介紹，在概念驗證實(shí)驗中，該傳感器成功探測到直徑僅5微米的低功率紅外激光目標(biāo)，這一尺寸大約是人類發(fā)絲直徑的十分之一。實(shí)驗表明，傳感器能清晰分辨極微弱的信號與高度局部化的參數(shù)。
