一种具有纳米电场成像的扫描量子传感显微镜
图:基于nvl的扫描电学原理图。和:通过单一差辩浅NV的尖锐金属针尖电场映射的实验和模拟。针尖局部电场对单个NV的电荷态控制。来源:北京大学
近日，北京大学国际量子材料中心搜庆山及轻元素先进材料研究中心蒋颖教授与斯图加特大学Jörg Wrachtrup教授及香港中文大学杨森教授合作，利用固态量子位、氮空位中心作为量子传感器，研制了一种扫描量子传感显微镜。他们首次实现了基于NV的纳米尺度电场成像及其电荷态控制，展示了扫描NV电学的可能性。这项名为“基于量子传感器的纳米电场成像及其在环境条件下的电荷态控制”的工作已经发表在《自然通讯》杂志上。
氮空位中心是金刚石中存在的一个点缺陷，被认为是在量子计算、量子信息和量子传感方面最有前途的固态量子比特之一。NV可以作为一种强大的量子传感器，通过监测其与周围环境相互作用过程中量子态的相干演化，定量地检测微妙的磁/电信号。由于NV具有较长的相干时间，即使在环境条件下也可达到~ms，因此其灵敏度极高，甚至可以用于检测单核/电子自旋世中。将浅层NV与扫描探针显微镜相结合，可以构建扫描磁测技术，实现纳米尺度的定量磁成像。然而，由于NV与电场的耦合强度相对较弱，导致对浅层NV的相干性和SPM系统的稳定性都有严格的要求，迄今为止尚未实现纳米级电场映射。
江英教授及其团队长期致力于先进SPM系统的开发。最近，他们开发了新一代qplus原子力显微镜，将SPM的分辨率和灵敏度提高到经典的极限，使氢原子在水分子中的直接成像成为可能。在此基础上，该小组将基于nvl的量子传感技术集成到基于qplu的SPM系统中，形成了所谓的扫描量子传感显微镜。由于qPlus传感器具有极高的稳定性，它可以在接近尖端表面~1 nm距离的情况下工作在非常小的振幅下，这对于保持浅NV的良好相干性和分辨率至关重要。该团队能够从一个有偏置的金属尖端绘制出局部电场，其空间分辨率为~10 nm，灵敏度接近基本电荷。未来，该技术可应用于从微观角度研究功能材料的局部电荷、极化和介电响应。
利用这个新系统，该团队还实现了单个NV电荷态的可逆控制，其中NVˉ作为量子传感器，而NV+和NV0是提高量子感知信噪比的量子存储的基本构建模块。研究人员发现,与援助的光子电离激发激光,当地电场急剧偏见的技巧可以应用于实现当地钻石表面的极化/去极化和诱导NV的电荷状态开关纳米精度。这一发现将有助于净化NV的直接静电环境，增强NV的相干性，建立基于NV的量子网络。
光电技术主要学什么？就业方向是什么？是不是很枯燥很累啊？
光电技术确实简言之就是关于光能和电能的转换的技术。举的实例可以是 太阳能电池，光敏元件比如数码相机中的成像器件，电致发光元件，液晶显示，大型光电显示屏，各类激光器，光传感器，光纤通讯，光计算与光互联，光神经网络…………。目前纯光学的东西不是很多，而光和电的交叉学科很多，也很热门。有人说20世纪是电的世纪，电子技术的发展几乎登峰造极，也面临接近其量子极限的考验，而21世纪是光的世纪，将古老的光学和已经发展得很高的电学相结合给两者带会带来新的飞跃。
光电领域的内容很多，有很多具有实际应用的领域，也有很多艰深的研究领域。就“光电技术”而言，每个学校所偏向的侧重点都不会一样，但肯定的是，其应用前景极好，值得开发的领域也极多。 学习这样的知识会不会枯燥呢？
还忘了说了，最简单的灯泡就属于光电技术哦。古老的白炽灯泡电光转换效率太低，现在全球能源紧缺，在节能照明技术上的投入也很大，各种新型的光源不断被开发出来。如果谁的技术具有压倒性的优势，那么在未来的照明领域，那就是水稻里的袁隆平。
