量子“慧眼”洞察微观世界

（来源：安徽新闻网）

转自：安徽新闻网

在量子科技浪潮奔涌的当下，安徽凭借深厚的科研底蕴与产业积淀，在量子精密测量领域不断突破。其中，扫描NV探针显微镜（SNVM）作为量子技术产业化的标杆产品，以“钻石微探针”为核心，打开了人类观测微观世界的全新视角，成为前沿科研与高端制造的“量子慧眼”。

4月14日，记者走进国仪量子合肥生产车间，工作人员正在装配两台低温扫描NV探针显微镜，“除了正在装配的两台，还有一台已经装箱，即将发往粤港澳大湾区某重点实验室。”科研人员朱长江博士指着旁边一米多高的大箱子告诉记者，扫描NV探针显微镜，是一款融合金刚石氮-空位（NV）色心、光探测磁共振技术与原子力显微镜扫描成像技术的高端量子精密测量仪器。其核心创新在于将金刚石中的“原子级缺陷”——NV色心，打造成极致灵敏的量子传感器。

在珠宝鉴定师眼中，晶体中一个氮原子（N）取代了碳原子的位置，并与相邻的一个空位（V）结合，这是一种需要尽量避免的缺陷，它影响了钻石的纯度与价值。然而，在量子物理学家看来，这个名为“氮-空位色心”（NV色心）的缺陷，却是大自然一份慷慨的馈赠。它在特定激光激发下会发出红色荧光，更重要的是，其量子态对周边极微弱的磁场、电场、温度变化都异常敏感，如同一个原子级的、永不停歇的指南针。

国仪量子的科研人员将这种“瑕疵”打造成了探测世界的针尖。他们将其集成在扫描探针的尖端，制成一种独特的“钻石微探针”。当这根探针在样品表面进行纳米级精度的扫描时，NV色心如同一个最敏锐的侦察兵，将所经之处的磁场信息，通过荧光明暗的变化，实时传递出来。

“这就像给显微镜装上了一双能感知磁场的‘量子眼睛’。”朱长江解释，这双“量子眼睛”无需破坏样品就能“看见”纳米尺度的磁场分布，分辨率可达10纳米，磁灵敏度比传统表面磁测量设备高出百倍。

“2023年，我们率先研发出世界首台商业化低温扫描NV探针显微镜，国外直到2025年才有同类产品问世。”朱长江介绍，目前，室温版与低温版扫描NV探针显微镜已规模化交付，正逐步成为各大实验室的主力测磁设备。从清华大学到中国科学院物理研究所，从材料科学实验室到半导体研发中心，越来越多的客户选择扫描NV探针显微镜开展前沿研究。

当目光从基础研究转向产业应用，这双“眼睛”的价值更加突出。扫描NV探针显微镜能无损地对工作状态的芯片进行“磁场扫描”，精准定位到纳米尺度的异常电流路径和缺陷点，为芯片设计的优化、良率的提升和失效分析提供了前所未有的可靠工具。“这相当于在纳米尺度上，为芯片做了一次无创的全身磁共振检查。”一位半导体行业的用户如此评价。

在关乎未来的新能源战场，这双“眼睛”同样锐利。它可以深入锂电池或燃料电池内部，可视化呈现电流与磁场的分布，排查导致性能衰减或安全隐患的材料缺陷，为提升电池的续航、安全与寿命提供关键数据。

2023年推出全球首台商用低温版扫描NV探针显微镜；2024年研发AI顺磁共振波谱仪；2025年发布钻石单自旋传感器……在安徽，一个自主可控的量子精密测量仪器技术体系和产业生态正加速成形。

（本报记者 汪永安 王兰兰）