北京
这种新传感器约有人类皮肤细胞大小，未来或可用于医学、国防和工业领域。
中国科学家开发出一种超灵敏、低噪声的磁传感器，能够探测极微弱的磁场。理论上，这种新型传感器可用于潜艇探测或生物医学设备。
该传感器利用了所谓的霍尔效应。研发团队声称，这能更好地区分微弱磁信号与自身的“内部噪声”。有趣的是，团队解释说，这种新传感器小巧紧凑，意味着可以集成到智能手表等小型电子设备中。
这类传感器通过检测电流穿过磁场时产生的微小变化来工作。电子的任何偏转都会表现为微小的、几乎难以察觉的电压变化。
因此，磁场越强，电压变化就越大。这类霍尔效应传感器颇具吸引力，因为它们体积小、成本低、为固态且易于集成到芯片上。
据报道，理论上，这种新型磁传感器可以探测到最远500米（1640英尺）外钢壳潜艇的微弱磁信号。
新型降噪霍尔效应传感器
问题在于，当你使它们极其灵敏时，磁性材料本身就会开始产生看起来像真实信号的波动。换句话说，你把增益调高，就会听到更多嘶嘶声（即噪声）。
为了解决这个问题，来自合肥物质科学研究院和宁波材料技术与工程研究所的联合团队利用了所谓的“自旋织构动力学”。
要理解其中的含义，重要的是先设想磁性材料内部会发生什么。磁化材料几乎从不会在整个材料中保持极性一致。
更常见的情况是，它们由磁化区域和图案组成，在三维上包含磁畴、畴壁和其他结构。此外，这些结构很少保持不变，往往会随时间波动。
你可以把它比作一片在风中摇曳的长草。每一根草代表电子自旋，大片朝同一方向倾斜的草代表一个磁畴。
当风吹过时，草地上会泛起波纹，在这个类比中，这些波纹代表磁织构的变化。在真实磁性材料中，这些微观变化会造成所谓的磁噪声。
一些有趣的应用前景
了解到这一点后，团队发现这些磁织构演化得越快，传感器的低频噪声就越低。因此，他们设计了一种多层磁性材料（称为合成亚铁磁体），其自旋织构运动得特别快。
团队解释说，这使传感器能在对外部磁场保持强霍尔响应的同时，大幅抑制不必要的波动。
据团队介绍，最终传感器的有效面积只有20×20微米（约相当于人类皮肤细胞大小），并在1 Hz下实现了约15.7纳特斯拉/√Hz的磁场探测能力。
团队报告称，这比以往类似的铁磁霍尔传感器提高了近一个数量级。
尽管有报道称，这在理论上可用于探测附近的潜艇，但团队本身更为谨慎，表示它可能在汽车、生物医学和磁显微领域得到应用。
例如，它可以用于超紧凑心脏磁成像、脑磁场测量、芯片实验室生物传感器以及超高分辨率磁显微成像等领域。
作者还认为，这一潜在的噪声关系应适用于其他磁性材料，并且他们相信，更快的自旋动力学有望进一步大幅降低噪声。
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