北京
IT之家 8 月 8 日消息，北京大学参与的一支国际科研团队成功研制出一种微型悬浮磁力计，可在常温环境下探测到极微弱的磁场信号。相关成果于 8 月 6 日发表于《科学》（Science）杂志。 该设备以一颗悬浮的微型永磁体作为核心传感元件，灵敏度达到 32 飞特斯拉每平方根赫兹（fT/√Hz），性能可与需要极低温运行的超导量子干涉仪（SQUID）以及原子磁力计相媲美。 IT之家注：1 飞特斯拉等于 10⁻¹⁵ 特斯拉。作为参照，地球磁场强度约为 25 至 65 微特斯拉，这意味着该磁力计能够分辨出相当于地球磁场强度十万亿分之一量级的磁场变化。 这项成果的最大突破在于：传统上要达到如此高的灵敏度，往往依赖液氦制冷或复杂磁屏蔽设备，而这款磁力计在常温、无屏蔽条件下即可正常工作。研究团队称，这一特性使其未来有望在生物检测、化学检测和基础物理研究等领域发挥重要作用。 从结构上看，该磁力计的核心是一个比米粒还小的永磁体圆盘，悬浮在玻璃真空腔内。腔体上方的一组磁铁向上提拉圆盘以对抗重力，下方的石墨板则提供斥力辅助稳定姿态。当外部磁场令磁体发生微小偏转时，一束连续照射的激光经磁体表面反射后光路随之偏移，光电探测器捕捉到这一变化并转换为电信号。由于磁体完全悬空、无物理接触，传统传感器中常见的机械振动噪声得以有效规避。 为验证灵敏度，研究团队在腔体外围布置线圈并通入电流，产生已知强度的人造微弱磁场。结果显示该装置的灵敏度达到 32 fT/√Hz。另一项关键进展是显著降低了热磁噪声（即约翰逊噪声）——研究人员将粉末状石墨与环氧树脂混合制成下基板，使热磁噪声降低了 70% 以上，从而让悬浮磁体能探测到更微弱的信号。 由于无需液氦冷却或磁屏蔽室，该装置可在常温和自然地磁场环境下稳定运行，适合部署在普通实验室之外。研究团队在论文中表示，这一特性使其适用于生物传感、化学传感以及基础物理研究等多种应用场景。 论文地址：https://doi.org/10.1126/science.adx1707
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