新感測器清晰探測微米級目標

近日，美國東北大學科學家研發出一種拓撲引導聲波感測器，能對微米級目標進行高精度探測，且無需縮小感測器尺寸。這一成果有望推動納米與量子尺度傳感技術的發展，對量子計算、精准醫學等領域產生深遠影響。

無論是數碼相機中的感光圖元，還是傳統相機中的膠片，其核心是感測器。在拍攝微小物體時，通常需要縮小相機感測器的尺寸。然而，隨着圖元尺寸變小，相機性能和靈敏度往往會下降。研究團隊的目標是在不減小圖元尺寸的前提下，實現對更微小物體的探測。

為此，他們設計出一種拓撲引導聲波感測器，大小和皮帶扣相當，能夠利用引導聲波與一種特殊的物質狀態——拓撲介面態，對微小目標進行探測，如單個蛋白質或癌細胞。

拓撲介面態源於凝聚態物理，指的是存在於拓撲超導體表面或邊界、厚度約一納米的量子態。借助這一特性，研究人員能將能量集中在納米級區域，既提升了探測精度，又避免了因整體設備微型化而導致的性能下降。

東北大學官網介紹，在概念驗證實驗中，該感測器成功探測到直徑僅五微米的低功率紅外鐳射目標，這一尺寸大約是人類髮絲直徑的十分之一。實驗表明，感測器能清晰分辨極微弱的信號與高度局部化的參數。

夏 雪