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打造顯微鏡級(jí)溫度計(jì) 量子傳感技術(shù)功不可沒(méi)
2020年09月16日 08:40:00
來(lái)源：儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4833
量子力學(xué)是研究物質(zhì)世界微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支，研究對(duì)象包括原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)以及原子核和基本粒子。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】提起量子技術(shù)，你想到的是什么？對(duì)大多數(shù)人而言，可能就是騙子口中神乎其神的各類量子產(chǎn)品吧！的確，自從量子技術(shù)這一概念在國(guó)內(nèi)逐漸火熱以來(lái)之后，量子閱讀、量子美容以及量子水杯等各種打著“量子學(xué)”旗號(hào)的騙局層出不窮，讓大多數(shù)對(duì)量子物理知之甚少的消費(fèi)者們防不勝防，導(dǎo)致大家對(duì)與“量子”相關(guān)的產(chǎn)品也漸漸避而遠(yuǎn)之。
雖然“量子騙局”花樣百出，但量子技術(shù)卻并非空有虛名，而且是21世紀(jì)非常熱門的前沿科技之一。量子力學(xué)是研究物質(zhì)世界微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支，研究對(duì)象包括原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)以及原子核和基本粒子。1900年，為了解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，物理學(xué)家普朗克提出了“能量的小單元“這一假設(shè)，并將其命名為“量子”。此后，經(jīng)過(guò)愛因斯坦、玻爾、海森伯與薛定諤等科學(xué)家的不斷完善，逐漸建立了完整的量子力學(xué)理論。
現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，量子技術(shù)也逐漸走出了實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入傳感、通訊、成像、醫(yī)療及信息處理等領(lǐng)域，為人類創(chuàng)造出越來(lái)越多的福利。甚至在儀器儀表領(lǐng)域，量子技術(shù)也有可能推動(dòng)新技術(shù)的創(chuàng)新和突破。
近日，來(lái)自大阪城市大學(xué)的研究人員與合作伙伴就利用量子技術(shù)發(fā)明出了一款基于顯微鏡的新型溫度計(jì)，不僅可以準(zhǔn)確、可靠地測(cè)量微觀動(dòng)物的溫度，還能檢測(cè)溫度依賴性的量子自旋和熒光納米金剛石。
早在此前，該研究小組就使用一種類似量子傳感的技術(shù)，成功測(cè)量到了培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)生物過(guò)程的熱量和溫度。為了打造這種溫度計(jì)，研究人員使用聚合物結(jié)構(gòu)裝飾納米金剛石的表面并將其注射到線蟲體內(nèi)，通過(guò)藥物治療刺激線蟲線粒體使其體內(nèi)發(fā)燒，然后利用量子溫度計(jì)成功地觀察到了這一溫度的變化和上升。雖然線蟲移動(dòng)速度非常快，但量子監(jiān)控算法依舊能跟蹤納米金剛石并穩(wěn)定地測(cè)量溫度。據(jù)研究人員介紹，量子傳感技術(shù)利用的是極其脆弱的量子系統(tǒng)對(duì)周圍環(huán)境的敏感性，該測(cè)試結(jié)果作為一個(gè)重要的里程碑，將對(duì)量子傳感跟生物學(xué)的融合以及未來(lái)的發(fā)展方向作出一定的指導(dǎo)意義。
不可否認(rèn)的是，溫度已經(jīng)與現(xiàn)代人們的日常生活密不可分。電視新聞和手機(jī)里面的天氣預(yù)報(bào)、生病發(fā)燒時(shí)的體溫測(cè)量與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的溫度控制，都離不開小小的溫度計(jì)。作為發(fā)展歷程非常漫長(zhǎng)的儀表之一，溫度計(jì)的種類、原理和應(yīng)用范圍不斷拓展，從煤油溫度計(jì)開始，酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)以及電子溫度計(jì)等不斷更替，滿足著科學(xué)技術(shù)發(fā)展與工業(yè)測(cè)溫條件的需求。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和融合需要我們理性思考和看待，雖然量子技術(shù)現(xiàn)在離我們的日常生活還很遙遠(yuǎn)，但作為21世紀(jì)具有發(fā)展?jié)摿Φ那把乜萍贾唬c其相關(guān)的任何一項(xiàng)研究取得進(jìn)展和突破，都有可能使人們的生活發(fā)生翻天覆地的變化。而這一技術(shù)將如何在人類歷史中留下濃墨重彩的一筆，更加值得我們期待。
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