我国科学家巧打“中国结”给磁场拍出高清照，分辨率提升至微米量级

IT之家 1 月 21 日消息，我国科学家在低温强磁场精密测量领域取得重要进展。由山西大学主导，联合中国计量科学研究院、武汉大学等国内外多家单位合作的科研团队，提出了一种全新的低温强磁场探测方法，将相关测量的空间分辨率提升至微米量级。

中国计量科学研究院研究员赵建亭表示，在极低温和强磁场的极端条件下进行精密测量存在挑战。传统的高精度核磁共振方法对磁场的均匀性要求极高，在复杂或不均匀的磁场环境中，测量信号会变得模糊。而新方法对此类环境的适应性更强，能够实现局域的高分辨率解析。

研究团队通过精确控制堆叠角度，制备出微米尺度的大角度转角双层石墨烯器件，并用高质量材料进行封装。当在强磁场下调节电学参数时，该器件的电学测量图谱中呈现出清晰的菱形图案，其形态类似于“中国结”。武汉大学的科研人员进一步揭示了这一现象源于不同电子相之间的竞争与转换。实验表明，这种量子图案在 3 特斯拉至 30 特斯拉的宽磁场范围内保持稳定。

基于这一发现，团队提出了一种新型磁传感方案：图案中特征峰之间的间距与所施加的磁场强度呈严格的线性关系。通过测量图案中两个特定“节点”的距离，就能像读取刻度尺一样，反推出该微区的精确磁场强度。山西大学副教授董宝娟解释，这相当于为磁场测量提供了一把微米尺寸的“标尺”。

该方法有望推动低温强磁场探测从对整体磁场的笼统测量，迈向能够绘制微观精细分布图的新阶段。研究团队下一步计划推进该技术的片上阵列化集成，以期实现对复杂磁场环境的高密度、高分辨率标定。

该研究成果已于北京时间 1 月 21 日在国际学术期刊《自然-传感》上在线发表。IT之家附论文地址：

https://www.nature.com/articles/s44460-025-00018-8

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