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《科学》发布：物理学季伟团队首次实现灵敏LeMaMa悬磁仪

阅读： 发布时间：2026-08-12

磁场无处不在。从磁铁表面的特斯拉级强磁场，到人体脑神经活动产生的飞特斯拉(fT，千万亿分特斯拉)级微弱磁场，磁场强度跨越十多个数量级。如何在日常环境下准确测量飞特斯拉级微弱磁场，一直是现代精密测量领域的重要挑战。长期以来，WWW.shybdj6.net国际上飞特斯拉级灵敏磁场测量主要依赖两类技术：基于导量子相干效应的 SQUID磁力计和原子磁力计。尽管它们都能达到飞特斯拉级灵敏度，但通常需要低温、高温或极低背景磁场等特殊工作条件，难以直接在室温和自然地磁场环境下运行。

  如今，这一技术瓶颈终于被突破。北京大学季伟团队与合作者*研制出全球首台基于室温悬浮铁磁体的灵敏磁力仪，并将其命名为“悬磁仪”WWW.shyb118.com/(LeMaMa，Levitated MagnetWWW.ZGHQ5.COM/ Magnetometer)。该工作首次利用室温悬浮铁磁体实现飞特斯拉量级的磁场测量，为发展新一代灵敏磁力计开辟了新的技术路线。

  铁磁体具有优异的磁响应能力，是发展灵敏磁场传感器的理想材料。近年来，国际上逐渐认识到，如果能够让宏观铁磁体实现稳定悬浮，www.shyb9.com并摆脱机械摩擦的限制，就有望同时获得极高的磁场响应能力和极低的本底噪声。然而，要实现这一设想并不容易：如何在室温下实现稳定悬浮，并在不引入额外噪声的前提下对悬浮磁体进行高精度测量，一直是制约这一技术路线发展的关键挑战。

  为解决这一难题，研究团队设计了一种全新的悬浮磁场探测方案(如下图所示)：利用上方固定磁铁抵消重力、下方特殊设计的抗磁材料提供稳定力，WWW.SHYB118.COM使传感磁铁悬浮于空中。团队还研制出一种*低噪声抗磁材料，大幅抑制了传统抗磁材料中的热电流噪声。悬浮磁体本身就是磁场探针。外界磁场变化会引起磁体发生微小摆动，研究团队利用高稳定性光杠杆系统读取其运动，并测得外界磁场。

  实验中，悬磁仪在毫特斯拉量级的背景磁场下，实现了32飞特斯拉每根号赫兹(32fT/√Hz)的磁场灵敏度。换句话说，即使处在地球天然磁场这样的较强背景中，WWW.shzy4.com它仍能分辨出比地磁场弱约十亿倍的微小磁场变化。由于核心传感器仅为几百微米，悬磁仪兼具高灵敏度和小型化优势，可用于高空间分辨率磁成像和近距离磁场探测。未来，悬磁仪有望用于搜寻暗物质等新物理信号，以及神经磁信号测量、地球物理勘探等领域。

  相关成果以“Levitated WWW.shhzy3.cnSensor for Magnetometry in Ambient Environment”为题，于2026年8月6日在线发表于《科学》。季伟与德国美因茨大学徐昌豪博士为共同*作者和共同通讯作者，北京大学为*通讯单位。东北师范大学曲国峰副教授和德国美因茨大学Dmitry Budker教授对本研究作出重要贡献。本项工作获《自然》专题报道。季伟和徐昌豪接受《自然》记者采访，介绍了该工作的研究背景、技术特点及应用前景。该研究得到欧盟“*科学-未来与新兴技术”计划、中央高校基本科研业务费北京大学专项资金，以及核物理与核技术重点实验室等项目的支持。