【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】 近日，我院粒子物理與原子核物理團(tuán)隊(duì)參與的 LEMAQUME 項(xiàng)目組成功研制出全球首臺(tái)基于室溫懸浮鐵磁體的超靈敏磁力儀，命名為“懸磁儀”(LeMaMa，Levitated Magnet Magnetometer)。該工作首次實(shí)現(xiàn)了基于室溫懸浮鐵磁體的飛特斯拉量級(jí)磁場(chǎng)測(cè)量，為發(fā)展新一代超靈敏磁力計(jì)開辟了新的技術(shù)路線。相關(guān)成果以“Levitated Sensor for Magnetometry in Ambient Environment”為題，于2026年8月6日在線發(fā)表于《Science》，并獲《Nature》新聞(Nature News)專題報(bào)道。該研究由北京大學(xué)季偉教授領(lǐng)銜，北京大學(xué)、德國(guó)美因茨大學(xué)、德國(guó)美因茨亥姆霍茲研究所和東北師范大學(xué)共同完成。東北師范大學(xué)粒子物理與原子核物理團(tuán)隊(duì)曲國(guó)峰副教授深度參與實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與搭建、數(shù)據(jù)分析以及新型低噪聲抗磁材料的研制，為懸磁儀的研制、性能提升與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了重要支撐。
 

　　磁場(chǎng)無處不在。從磁鐵表面的特斯拉級(jí)強(qiáng)磁場(chǎng)，到人體腦神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生的飛特斯拉(fT，千萬億分之一特斯拉)級(jí)微弱磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度跨越十多個(gè)數(shù)量級(jí)。如何在日常環(huán)境中準(zhǔn)確測(cè)量飛特斯拉級(jí)微弱磁場(chǎng)，一直是現(xiàn)代精密測(cè)量領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。目前，飛特斯拉級(jí)超靈敏磁場(chǎng)測(cè)量主要依賴 SQUID 磁力計(jì)和 SERF 原子磁力計(jì)，但這類設(shè)備通常需要低溫、高溫或極低背景磁場(chǎng)等特殊工作條件，難以直接在室溫和自然環(huán)境中運(yùn)行。
 

　　鐵磁體具有優(yōu)異的磁響應(yīng)能力。如果能夠使宏觀鐵磁體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮，并擺脫機(jī)械摩擦的限制，就有望同時(shí)獲得極高的磁場(chǎng)響應(yīng)能力和極低的本底噪聲。然而，如何在室溫下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮，并在不引入額外噪聲的前提下對(duì)懸浮磁體進(jìn)行高精度測(cè)量，一直是制約這一技術(shù)路線發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
 

　　為解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種全新的懸浮磁場(chǎng)探測(cè)方案：利用上方固定磁鐵提供磁力以抵消重力，下方特殊設(shè)計(jì)的抗磁材料提供穩(wěn)定力，使傳感磁鐵穩(wěn)定懸浮于空中。外界磁場(chǎng)的變化會(huì)引起磁體發(fā)生微小擺動(dòng)，研究團(tuán)隊(duì)利用高穩(wěn)定性光杠桿系統(tǒng)精確讀取其運(yùn)動(dòng)，并由此測(cè)量外界磁場(chǎng)。與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還研制出一種新型低噪聲抗磁材料，大幅抑制了傳統(tǒng)抗磁材料中的熱電流噪聲。
 

　　實(shí)驗(yàn)中，懸磁儀在毫特斯拉量級(jí)的背景磁場(chǎng)下，實(shí)現(xiàn)了 32 飛特斯拉每根號(hào)赫茲(32 fT/√Hz)的磁場(chǎng)靈敏度。換句話說，即使處在類似地球天然磁場(chǎng)這樣的較強(qiáng)背景中，它仍能分辨出比地磁場(chǎng)弱約十億倍的微小磁場(chǎng)變化。由于核心傳感器尺寸僅為幾百微米，懸磁儀兼具高靈敏度和小型化優(yōu)勢(shì)，可用于高空間分辨率磁成像和近距離磁場(chǎng)探測(cè)。未來，懸磁儀有望應(yīng)用于暗物質(zhì)等新物理信號(hào)搜尋，以及神經(jīng)磁信號(hào)測(cè)量、地球物理勘探等領(lǐng)域。
 

　　引用：我院教師參與研制全球首臺(tái)基于室溫懸浮鐵磁體的超靈敏磁力儀-東北師范大學(xué)【引用時(shí)間：2026年9月16日】