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  21日，记者从山西大学得悉，由该校主导、国内外多家单位协作的科研团队在量子范畴获得重大突破：在大视点转角双层石墨烯系统中，初次发现电位移矢量与磁场的比值量子化新机制，成功观测到朗道能级交叉点处的量子化“我国结”图画，并根据此立异提出适用于低温强磁场环境的新原理磁传感器。相关效果已发表于世界学术期刊《天然传感》，为精密丈量范畴供给了全新技能途径。

  低维系统中的量子化现象为电子运动出现出以根本物理常数为标准的“跳跃式”离散特征，这一特性不仅是现代量子计量学的中心根底，更是量子核算等前沿科技的要害物质单元支撑。但是，天然界中能展示此类量子化特征的凝聚态系统极为稀疏，探究新式量子化物理系统，既是深化根底物理认知的重要课题，也能为精密丈量技能立异拓荒新方向，这正是该科研团队的攻关方针。

  “咱们的试验进程就像搭‘乐高’积木，每一步都要精准把控。”论文榜首作者、山西大学光电研究所副教授董宝娟介绍，团队经过机械剥离技能获取单层单晶石墨烯，再使用干法搬运技能将两层石墨烯以20°—30°的大视点进行准确堆叠，最后用高质量六方氮化硼完结封装，成功构建出微米标准的微纳器材。正是这一精心设计的试验系统，在强磁场环境下触发了共同的层间弱耦合效应，终究让量子化“我国结”图画出现——其尺度均一，形状酷似传统“我国结”。

  这一独特图画的构成并非偶尔。团队中武汉大学吴冯成教授经过理论核算提醒了背面的物理机理，量子化“我国结”源于电场驱动下的层间电荷搬运相变，“我国结”内部电子相切换的临界电场，主要由电场引发的层间极化与库伦相互作用主导的电容能之间的“竞赛”联系决议。根据这一中心发现，团队进一步提出了新式低温磁传感计划，即使用“我国结”图画中特征峰间隔与磁场强度的严厉线性联系，只需丈量两个“结”之间的间隔，就能像用刻度尺量长度相同，准确反推出磁场强度。该传感器具有高空间分辩率的潜力，有望成为低温强磁场环境下的新一代磁强计。

  与现有技能比较，新计划处理了要害痛点。论文通讯作者、我国计量科学研究院研究员赵建亭解说，现在低温强磁场勘探中常用的核磁共振法，虽丈量精度较高，但对磁场均匀度要求极为严苛，一旦磁场环境杂乱或存在梯度，丈量信号就会含糊不清，难以完成精准勘探。而新计划凭借微纳器材的量子特性，相当于给磁场丈量装备了一把微米级的“标尺”，能让本来抽象的“含糊概括”式勘探，晋级为精密到微观层面的“高清地图”式丈量，大幅度的进步杂乱磁场环境下的勘探精度。

  据悉，下一步科研团队将进一步推动该技能的片上阵列化集成，以完成对杂乱磁场环境的高密度、高分辩标定，为量子科技、精密仪器等相关范畴的科研与使用供给支撑。