纳米技术现在 - 新闻稿：UCI科学家将氢分子变成量子传感器：新技术可以精确测量材料的静电性能

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在扫描隧道显微镜的超高真空中，银尖和样品之间保持氢分子。Terahertz激光器的飞秒爆发激发了分子，将其变成量子传感器。信用Wilson Ho Lab，UCI

抽象的：
加州大学欧文分校的物理学家证明了在Terahertz激光配备的扫描隧道显微镜中使用氢分子作为量子传感器，该技术可以在前所未有的时间和空间分辨率下测量材料的化学性质。

UCI科学家将氢分子变成量子传感器：新技术可以精确测量材料的静电性能

欧文，加利福尼亚|发表于2022年4月22日

这项新技术还可以应用于对二维材料的分析，这些材料有可能在高级能源系统，电子和量子计算机中发挥作用。

今天在科学领域，UCI的物理与天文学系和化学系的研究人员描述了他们如何在STM的银色尖端和一个由扁平铜面组成的样品之间定位两个氢原子，该样品由小岛构成，该铜表面带有小岛。氮化铜。使用激光的脉冲持续一秒钟的脉冲，科学家能够激发氢分子并在低温温度和仪器的超高真空环境中检测其量子状态的变化，从而构成原子尺度，时间间隔的图像样本。

布伦物理与天文学和化学教授威尔逊·霍（Wilson Ho）表示，``这个项目代表了测量技术和科学问题的进步。''``依赖于探测两层系统中状态相干叠加的量子显微镜比不基于该量子物理原理的现有仪器更敏感。

Ho说，氢分子是两级系统的一个例子，因为其方向在两个位置之间移动，上下倾斜。通过激光脉冲，科学家可以以周期性的方式哄骗系统从基态转变为激发状态，从而导致两种状态的叠加。循环振荡的持续时间消失了短暂的持续时间 - 仅持续数十几次picseconds�但是，通过测量这种“授权时间”和循环周期，科学家能够看到氢分子如何与环境相互作用。

ho说，'氢分子成为量子显微镜的一部分。``这使得非常敏感的探针使我们看到变化降低到0.1埃斯特罗姆。在该决议中，我们可以看到样品的电荷分布如何变化。

STM尖端和样品之间的空间几乎不可想象地很小，大约六个埃6纳米。HO和他的团队组装的STM配备了在该空间中流动的微小电流，并产生光谱读数，证明存在氢分子和样品元素。Ho说，该实验代表了基于Terahertz诱导的通过单个分子诱导的整流电流的化学敏感光谱法的首次演示。

根据HO的说法，根据氢的量子相干性，可以在这种细节上表征材料的能力在催化剂的科学和工程中可以很好地使用，因为它们的功能通常取决于单个原子的表面缺陷。

``只要氢可以在材料上吸附到材料上，您就可以使用氢作为传感器来通过观察其静电场分布来表征材料本身。。

UCI物理与天文学的UCI研究生Yunpeng Xia是美国能源部基础能源科学局支持该项目的Ho and Wang。

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