美国能源部橡树岭国家实验室的一位研究人员领导的最新纳米科学研究，深入探讨了科学家如何在微小尺度上研究材料。
这篇发表于《科学进展》杂志的论文，回顾了地下纳米计量学的前沿研究，并提出量子传感可能成为该领域下一个发现的基础。其潜在应用包括绘制细胞内部结构以实现靶向药物递送，以及表征量子材料和纳米结构以推动量子计算的发展。
“我们的目标是界定最先进的技术，回顾已有的研究，并思考未来的方向，”ORNL的高级研究科学家、该研究的资深作者阿里·帕森表示。
“每个人都渴望了解材料表面下的秘密，但在任何尺度上，揭示真实情况往往充满挑战。我们希望通过利用量子现象或其他有前景的机会，激励新一代科学家迎接这一挑战，从而推动传感和成像科学的边界，迈向更大的发现与理解。”
纳米级粒子是量子科学的基础——它们小到足以让科学家以极高的精度调整材料的主要特性。一纳米等于十亿分之一米，百万分之一毫米和千分之一微米。例如，一张纸的平均厚度约为10万纳米。
帕森与阿尔斯特大学的合著者阿米尔·帕亚姆认为，纳米级不仅是生物系统（如细胞膜）复杂分子组装的地方，也是新兴材料（如超表面和量子材料）尺寸一致的区域。他们总结道，这一领域至今仍未被充分开发。
像扫描探针显微镜这样的创新工具，利用尖端探针在原子水平上检查样品，推动了表面纳米计量学的发展。作者指出，地下研究的类似突破相对较少。
“我们的所有感官都面向表面，”帕森说。“尽管仍面临许多困难，但我们已经通过光、声音、电子和微小的针来干扰材料，将研究范围扩展到纳米尺度。然而，一旦达到这一尺度，测量地下物质仍然极具挑战性。我们需要新的方法，以便在不损坏材料的情况下窥探其内部。量子科学可能在这方面提供机会，特别是量子传感，例如，探测器、光和样品的量子态可以被利用。”
作者认为，目前处于早期发展阶段的量子传感技术可能是地下探测进步的关键。例如，量子探测器可以利用skyrmion（由磁场干扰产生的亚原子准粒子，已被考虑用于其他量子应用）探测比现有技术更深的区域。
“人们正在努力突破检测的极限，创造新的测量方式，”帕森说。“我认为，在实现表面和亚表面区域的量子纳米测量方面，这些技术的物质化和用户友好实施将是令人兴奋的。”
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希望本篇文章《亚表面纳米计量学：通过原子力显微镜探测隐藏材料》能对你有所帮助！
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