在低温强磁场探测领域，现有的核磁共振法虽然精度高，但对待测磁场的均匀度有极高要求，一旦磁场环境复杂或存在梯度，测量信号就会变得模糊，新方法则具有独特的优势。

近期，山西大学光电研究所、光量子技术与器件全国重点实验室董宝娟副教授、韩拯教授研究团队与国内外多家单位合作，提出了一种全新的低温强磁场探测方法，突破传统测量方法限制，将低温下强磁场测量的空间分辨率提升至微米量级，给磁场拍出高清照。相关成果在线发表于国际学术期刊《自然-传感》。

科研团队通过类似“搭乐高”的方式，将两层单晶石墨烯进行精确的转角堆叠，并用高质量六方氮化硼封装，构建了微米尺度的大角度转角双层石墨烯器件。在强磁场下，该体系展现出独特的量子化特征——当调节垂直电位移场和载流子浓度时，电学测量图谱中呈现出了一个个清晰的、类似“中国结”的菱形图案。

量子化“中国结”

来源：山西大学光电研究所

团队中的武汉大学科研人员进一步揭示了背后的物理机制：“中国结”的形成源于电子相之间的竞争与切换。实验表明，这种量子化特征具有极高的稳定性，在3特斯拉至30特斯拉的宽磁场范围内均能保持清晰的结构。

基于此，团队提出了一种新型的低温磁传感方案：利用“中国结”图案中特征峰间距与磁场强度之间的严格线性关系，只需测量“中国结”中两个“节”之间的间距，即可如同读取刻度尺一样，精确反推出磁场强度。

论文第一作者、山西大学光电研究所副教授董宝娟说，新方案利用了微纳器件的量子特性，相当于给磁场测量提供了一把微米级的“标尺”。

“传统方法在不均匀磁场中容易‘失焦’，而我们的方法则能进行局域的高分辨率解析。”董宝娟表示，这一方案应用后，有望使低温强磁场探测从笼统的“模糊轮廓”进化为精细的“微观地图”。下一步，团队将继续推进该技术的片上阵列化集成，以实现对复杂磁场环境的高密度、高分辨标定。

新闻来源：新华网