两个由许多相同研究人员组成的多学科团队正在开发一些方法，使科学家能够更好地了解纳米尺度并利用量子领域的可能性。

这两个项目均于五月的同一周在研究期刊上发表了论文，包括来自内布拉斯加大学林肯分校多个学术部门(机械和材料工程、电气和计算机工程、化学、物理和天文学)的教师和研究生研究人员。

每个团队都得到EmergentQuantumMaterialsandTechnologies(EQUATE)的支持，EQUATE是内布拉斯加州资助的一个由来自多个机构的20名教员组成的团队，致力于“指导发现并加快新出现的量子材料和现象的发现”。

“多学科方法适用于这些项目，因为它使我们所有人都能专注于对其成功至关重要的一个方面，”机械和材料工程助理教授兼两个团队的研究员阿卜杜勒加尼·拉劳伊(AbdelghaniLaraoui)说。“这些项目正在推进量子研究的可能性。”

5月9日版的ACSNano发表了一篇论文，其中作者详细介绍了他们使用基于氮空位的磁力测定法来研究单个铁-三唑自旋交叉纳米棒和纳米粒子簇的磁性的新技术。

以前对这些磁性分子的研究主要是在散装形式(溶液或粉末)上进行的，由于杂散磁信号较弱，因此很难研究它们各自的磁性行为。

研究人员将三唑铁纳米粒子滴铸在掺杂有超灵敏量子传感器的金刚石基底上。当一束绿光射过基板时，NVs在纳米棒和纳米颗粒存在的情况下以不同的速率发出红光荧光。这种荧光的变化照亮了该区域，并允许超高分辨率相机根据所施加的磁场、微波频率和温度来追踪单个纳米颗粒水平的铁三唑自旋。

Laraoui表示，该团队的研究表明，这项技术可将成像能力提高到20纳米以下(大约比人类头发丝小5,000倍)，并且灵敏度可能低至10纳米。

拉拉维说，通过使用“热开关”和“永磁体”，该团队能够控制单个纳米棒的自旋状态，并调节它们的磁性水平和它们产生的杂散磁场。这些杂散场非常微弱，使得使用磁力显微镜等传统技术进行测量变得更加困难。

拉拉维说：“任何分子都含有磁性成分，包括铁等过渡金属，这些成分的自旋行为会根据温度而有所不同。”“在较低的温度下，自旋没有磁信号，因为它们相互抵消。

“你不仅可以通过温度和磁场来控制它，还可以通过施加电压来改变磁性分子的自旋。”

Laraoui表示，NV技术将允许在纳米尺度上研究未探索的磁和物理现象，并可能在量子传感、分子自旋电子学以及病毒学和脑科学研究等医学领域带来突破。

第二个团队的研究人员使用一种新兴的超薄基质材料将单光子发射器的亮度提高了200%。他们的论文发表在5月3日版的《先进光学材料》上。

六方氮化硼(hBN)与石墨烯类似，因为它非常薄，几乎被认为是二维的，已成为集成量子光子网络非常理想的元素。然而，六方氮化硼托管的量子光(也称为单光子发射器)的低量子效率是一个挑战。

Laraoui的团队将研究重点放在混合纳米光子结构的单光子特性上，该结构由SPE和银纳米立方体组成，这些纳米立方体承载电子的集体激发，也称为等离子体激元。

内布拉斯加州的研究人员表明，当六方氮化硼薄片与等离子银纳米立方体直接接触时，室温下强烈而快速的单光子发射可使SPE的荧光寿命和强度提高两倍。

Laraoui表示：“这些在室温下获得的强大而快速的SPE对于量子光通信和计算领域的各种新兴应用非常有用。”“如果你想量化量子光子网络或改善量子通信，现在你可以控制这些特性。”

“结果证明，六方氮化硼或其他二维范德华材料中的室温固态量子发射器可以成为集成量子光子学的理想平台。”

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