研究人员说,一种新的“量子显微镜”原型有一天可能会以前所未有的细节分析物质。一项新的研究发现,这种新型设备有一天可能会探测下一代原子薄2D电子设备的性能,并对分子进行核磁共振扫描,以帮助获得医学突破的关键见解。

量子效应当然是臭名昭著的脆弱对外界的干扰。然而,量子传感器亚博排列五投注网站利用这个漏洞来实现非凡的敏感性环境中最轻微的干扰。例如,研究人员目前正在开发量子传感器,可以以前所未有的细节探测隐藏在地下的特征亚博排列五投注网站

量子显微镜使用量子传感器在微观尺度上绘制样品的磁、电、热和其他特亚博排列五投注网站征。在这项新研究中,研究人员开发了一种基于薄片的量子显微镜原型六方氮化硼.这种陶瓷常被用作绝缘材料原子级薄的二维电子学

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——alexander Healey,墨尔本大学

原型显微镜系统将10到100纳米厚的六角形氮化硼薄片放在样品的顶部。这些样品有缺硼原子的缺陷。当这些带负电荷的空位被绿色激光束照射时,它们会发出近红外光。磁,电,热和其他干扰可以改变这种反应,允许这些缺陷帮助充当传感器。亚博排列五投注网站每个六方氮化硼片本质上是一个传感器阵列。亚博排列五投注网站

在实验中,科学家们分析了一块碲化铬薄片,这种材料在室温以上具有磁性。磁性材料通常分为磁极都指向同一方向的磁畴。研究人员能够成像磁域这在以前被认为是不可能的。

此外,科学家们还可以同时绘制出碲化铬薄片的热和磁性特征,以了解样品中温度和磁性之间的联系。他们还可以绘制出电荷电流和加热石墨烯装置正如它运行的那样。

“在操作过程中同时绘制温度和磁性自旋电子这项研究的共同作者、墨尔本大学的物理学家亚历山大·希利说:“这种设备将是有用的,因为我们可以看到设备的哪些部分会变热,以及它如何局部影响磁特性,这将极大地有助于理解设备的整体性能。”

量子显微镜还可以绘制分子的原子结构,本质上是“实现原子尺度的核磁共振成像”,希利说。“这对生物医学研究非常有用,因为它可以让我们绘制一些目前逃避结构确定标准技术的生物分子的原子结构。”

六方氮化硼还可以用于遥感应用,“主要用于高精度测量磁场,这超出了现有技术所能做到的,”希利说。“这些量子磁力计有许多潜在的应用,例如探测地球磁场的异常,以探测隐藏的物体和资源勘探,绘制地下矿物(如铁)。人们可能不需要钻一个巨大的洞,只需要将一根含有六方氮化硼的纤维伸到几百米深处就能获得信号。”

六方氮化硼是由被称为范德华相互作用同样的力也会使胶带粘在一起。研究人员可以从所谓的范德华材料上剥离薄膜,这种材料本质上是2D的。这意味着新的量子显微镜可以使传感器距离所探测的样品只有几个原子,从而提高分辨率和灵敏度。亚博排列五投注网站相比之下,以前的量子显微镜依赖于坚硬的3D晶体,如钻石.这些传感器最亚博排列五投注网站多只能与样品相差几十纳米,这限制了它们能探测到的范围。

“这是SQUID量子显微镜的一大优势,例如,SQUID量子显微镜总是需要低温,不能在环境条件下操作,更不用说在液体中了。”
——alexander Healey,墨尔本大学

希利说:“传感器离样本越近,传感器就越容易从样本中检测到非常微小的信号和更小长度尺度上的细节。”

科学家们注意到,在他们使用的六方氮化硼薄片中,只有少数缺陷出现在样品的原子附近。相反,大多数缺陷距离他们大多数实验中使用的40纳米薄片的样品平均约20纳米。因此,新的量子显微镜不像最先进的金刚石量子显微镜那样敏感,尽管它具有相当的空间分辨率。(具体来说,原型机实现了约1微米的空间分辨率,约100微特斯拉的磁灵敏度和约5开尔文的热灵敏度。)

在未来,研究人员寻求在最接近样品的六方氮化硼薄片的原子层中选择性地制造缺陷,或者使用更薄的薄片。他们说,这种改进可以帮助他们的量子显微镜实现10纳米的空间分辨率,灵敏度提高一百倍。

此外,研究人员指出,六方氮化硼量子显微镜,就像基于金刚石的量子显微镜一样,可以在各种各样的条件下工作。从低温到远高于室温,从真空到非常高的压力,以及在液体环境中。

“这是一个很大的优势鱿鱼以量子显微镜为例,它总是需要低温,不能在环境条件下操作,更不用说在液体中了,”希利说。

此外,六方氮化硼薄片的制备相对简单。希利说:“你可以用透明胶带去角质六边形氮化硼,指尖上有数百万个传感器。”亚博排列五投注网站“在其他系统中,这几乎是不可能的。”

此外,六方氮化硼通常已经掺入其中纳米技术-例如,用于封装更精细的材料,希利说。因此,当涉及到它如何影响被分析样品的任何性质时,应该没有什么可担心的,希利说。他补充说:“当然,使用高功率激光可能具有侵入性,但我们发现,在保持我们感知能力的同时,功率可以降低到可以忽略不计的加热程度。”

科学家们继续寻找比六方氮化硼更适合量子显微镜的材料。希利说:“我们期望这种理想量子传感器的研究将是未来研究的一个重要方向。”

科学家们详细描述了他们的发现这个月在杂志上自然物理

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欧洲扩大虚拟边界以阻止移民

我们的调查显示,欧洲正在转向遥感探测航海移民,以便非洲国家可以把他们拉回来

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一群人坐在水面上的充气船上,背景是一艘巡逻舰。

2020年2月28日,在希腊莱斯博斯岛的Skala Sikaminias村,从土耳其横渡爱琴海的移民在一艘Frontex船只的陪同下乘坐橡皮艇。

美联社

午夜过后当时一艘载有数十名移民的橡皮艇从利比亚出发,遭遇了一艘来自马德拉岛的笨重货船和一架欧洲军用飞机。船长停止了引擎,飞机对着橡皮艇闪烁着灯光。但无论是船只还是飞机都没有前来救援。相反,马耳他当局告知船长不得不等待来自马耳他的船只来接走这些移民。当这些船只到达时,三名移民在试图游向闲置的船只时溺亡。

这艘停泊在马耳他的私人船只搭载了幸存者,向南行驶约237公里,将这些移民交给了利比亚当局,而不是返回160公里外的马耳他。利比亚过去和现在都处于内战之中。另外5名移民在南行途中死亡。通过将移民送到那里,马耳他船只的船长,或许还有相关的欧洲救援当局,可能违反了国际海洋法,该法律要求船长将他们救援的人送回安全的港口。相反,在过去十年中返回利比亚的移民报告说,他们在试图穿越地中海时遭到奴役、身体虐待、勒索和谋杀。

如果将获救的移民送往利比亚是合法的,那么它的成本将与向南而不是向东多派出几公里的救援船一样低。但在过去几年里,欧洲海上军事巡逻的海上救援行动越来越少,同时增加了有人和无人的空中巡逻,并投资于遥感技术,以扩大虚拟边界,在移民接近实际边界之前阻止他们。

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