我课题组在超构透镜金刚石量子传感方面取得进展

近日，我课题组与黄坤教授课题组合作，在金刚石量子传感方向取得新进展，相关成果以 “A Miniaturized Metalens-Based Spin Defect Quantum Sensor” 为题发表于 Advanced Functional Materials。

金刚石氮空位（NV）色心是一种重要的固态自旋缺陷体系，可实现对磁场、温度和应力等物理量的高灵敏探测，并具有纳米尺度空间分辨能力。然而，传统 NV 量子传感通常依赖体积较大的显微物镜完成激发与荧光收集，限制了其在狭小空间和特殊环境中的应用。

针对这一问题，我课题组提出并实现了一种基于超构透镜的微型化量子传感方案。该器件结构厚度仅600 nm，能够在单个平面超构透镜中同时实现 532 nm 激发光聚焦与约700 nm 荧光收集，无需使用传统显微物镜，为量子传感系统的小型化与集成化提供了新思路。

实验结果表明，该超构透镜系统能够实现对 NV 色心的稳定激发、荧光读出和自旋操控，并获得与传统光学系统相当的空间分辨能力。进一步地，研究团队在电磁铁窄间隙环境下完成了高磁场条件下的自旋共振测量，并实现了对微波局域场分布的高分辨成像，展示了该方案在受限空间量子探测中的应用潜力。

该研究为超构表面光学与固态量子传感的结合提供了新的实现路径，也为金刚石及其他自旋缺陷材料体系的微型化量子器件发展奠定了基础。该工作近期还获得了国际知名纳米科技网站Nanowerk的报道。

本文第一作者为博士生臧翰翔和夏睿星，通讯作者为黄坤教授和陈向东教授。该工作得到了科技创新2030重大项目、中国科学与稳定支持基础研究领域青年团队项目、国家自然科学基金、安徽省重点研发计划等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202530596

Nanowerk报道：https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=68876.php