氢大分子“化身”量子传感器，精确测量材料化学性质

昨日，生物学家最终用到锂分子结构作为量子力学电子设备，实现了目前最高的时空精度下精确测量材质的矿物学性质。

一个锂分子结构的3D着色三幅，三幅片来自iStock

前述技术还可应用分析二维材质，这些材质将在能源控制系统、电子与量子力学计算机之中不可忽视功用。

此次，美国加州大学科西医学院(UCI)力学家在配备太赫兹（即10的121]赫兹）激光的成像地下隧道孔径(STM)之中，最终将锂分子结构作为量子力学电子设备。关的成果发表在《物理》(Science)。

的团队将两个结合的锂原子置于孔径的银制尖端(Ag Tip)和一个由氮化铜(copper nitride)依次分成、外层平坦的混合物之间，通过小规模数万亿分之一秒的激光无线电波，诱发出锂分子结构，并在仪器超低温和超高密闭生存环境下检查其量子力学自旋推移，获得原子尺度下混合物的高频率三幅像。

生物学装置示意三幅，三幅片来自加州大学科西医学院(UCI)

“该计划呈现了精确测量技术以及来进行这一方法冒险物理问题的进步。”UCI生物学、观星和矿物学研究员兼篇文章共同所作Wilson Ho说道，“依靠探测两锂原子控制系统之中相干叠加自旋的量子力学孔径，比非基于量子力学力学原理的原先仪器更为敏感。”

锂分子结构是一个的现代的两锂原子控制系统，因为它的斜向可以在两个位置间变换，即上下和稍微水平倾斜。通过激光无线电波，生物学家们可以诱使控制系统天数性地从基自旋进入诱发自旋，并使两种长时间叠加。这种反转振荡的小规模时间更为短暂，非常少小规模几十皮秒（1皮秒为一万亿分之一秒），但通过精确测量这种“退相干时间”和反转天数，生物学家能够了解锂分子结构如何与生存环境相互功用。

“锂分子结构已成为量子力学孔径的一部分。因为无论孔径成像到哪里，锂都处在尖端和样本之间，”Wilson Ho表示，“这是一个更为敏感的探测器，可以使我们认出0.1埃，即0.01纳米以下的推移。在这一精度下，我们可以认出混合物上的电荷栖息于如何推移。”

STM孔径尖端和混合物之间有数近0.6纳米的空间内。的团队组装的STM设备可以检查在这个空间内之中悬浮的微小电流，并导致类星体读数，确实锂分子结构和混合物类型的实际上。研究其他部门表示，该生物学首次展示了基于太赫兹触摸的整流电流通过单个分子结构的矿物学敏感类星体。

加州大学科西医学院(UCI)研究的团队，三幅片来自加州大学科西医学院

基于锂的量子力学相干性，在这一高精度水平上连续性材质的能力可以在催化物理和工程方面不可忽视更大功用，这些材质的功能一般而言各不相同单原子的外层缺陷。“只要锂可以被带电到材质上，原则上就能用锂作为电子设备，比如说其静电场栖息于来连续性材质本身。”篇文章主要所作、UCI生物学与观星学研究生Likun Wang说道。

前述计划获得美国能源部基础能源物理办公处(DOE-BES)赞同。