打造顯微鏡級溫度計(jì) 量子傳感技術(shù)功不可沒
(相關(guān)資料圖)
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(xué)”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(fèi)者們防不勝防,導(dǎo)致大家對與“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)動規(guī)律的物理學(xué)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(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(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(xì)胞內(nèi)生物過程的熱量和溫度。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(gè)重要的里程碑,將對量子傳感跟生物學(xué)的融合以及未來的發(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(jì)。作為發(fā)展歷程非常漫長的儀表之一,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?,與其相關(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。
關(guān)鍵詞: 研究人員 科學(xué)技術(shù) 傳感技術(shù)
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