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打造顯微鏡級溫度計 量子傳感技術(shù)功不可沒

2020年09月16日 08:40:00 來源：儀器網(wǎng) 點擊量：4837

量子力學是研究物質(zhì)世界微觀粒子運動規(guī)律的物理學分支，研究對象包括原子、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)動態(tài)】提起量子技術(shù)，你想到的是什么？對大多數(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)這一概念在國內(nèi)逐漸火熱以來之后，量子閱讀、量子美容以及量子水杯等各種打著“量子學”旗號的騙局層出不窮，讓大多數(shù)對量子物理知之甚少的消費者們防不勝防，導致大家對與“量子”相關(guān)的產(chǎn)品也漸漸避而遠之。
 
　　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世紀非常熱門的前沿科技之一。量子力學是研究物質(zhì)世界微觀粒子運動規(guī)律的物理學分支，研究對象包括原子、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驗現(xiàn)象，物理學家普朗克提出了“能量的小單元“這一假設(shè)，并將其命名為“量子”。此后，經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、海森伯與薛定諤等科學家的不斷完善，逐漸建立了完整的量子力學理論。
 
　　現(xiàn)如今，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，量子技術(shù)也逐漸走出了實驗室，進入傳感、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)也有可能推動新技術(shù)的創(chuàng)新和突破。
 
　　近日，來自大阪城市大學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，不僅可以準確、可靠地測量微觀動物的溫度，還能檢測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)，成功測量到了培養(yǎng)細胞內(nèi)生物過程的熱量和溫度。為了打造這種溫度計，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成功地觀察到了這一溫度的變化和上升。雖然線蟲移動速度非?？?，但量子監(jiān)控算法依舊能跟蹤納米金剛石并穩(wěn)定地測量溫度。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)對周圍環(huán)境的敏感性，該測試結(jié)果作為一個重要的里程碑，將對量子傳感跟生物學的融合以及未來的發(fā)展方向作出一定的指導意義。
 
　　不可否認的是，溫度已經(jīng)與現(xiàn)代人們的日常生活密不可分。電視新聞和手機里面的天氣預報、生病發(fā)燒時的體溫測量與工業(yè)生產(chǎn)過程的溫度控制，都離不開小小的溫度計。作為發(fā)展歷程非常漫長的儀表之一，溫度計的種類、原理和應用范圍不斷拓展，從煤油溫度計開始，酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計以及電子溫度計等不斷更替，滿足著科學技術(shù)發(fā)展與工業(yè)測溫條件的需求。
 
　　科學技術(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，但作為21世紀具有發(fā)展?jié)摿Φ那把乜萍贾?，與其相關(guān)的任何一項研究取得進展和突破，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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