【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】 近日，我院粒子物理與原子核物理團隊參與的 LEMAQUME 項目組成功研制出全球首臺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)。該工作首次實現(xiàn)了基于室溫懸浮鐵磁體的飛特斯拉量級磁場測量，為發(fā)展新一代超靈敏磁力計開辟了新的技術(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)專題報道。該研究由北京大學(xué)季偉教授領(lǐng)銜，北京大學(xué)、德國美因茨大學(xué)、德國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隊曲國峰副教授深度參與實驗裝置的設(shè)計與搭建、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、性能提升與實驗驗證提供了重要支撐。
 

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

　　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現(xiàn)穩(wěn)定懸浮，并擺脫機械摩擦的限制，就有望同時獲得極高的磁場響應(yīng)能力和極低的本底噪聲。然而，如何在室溫下實現(xiàn)穩(wěn)定懸浮，并在不引入額外噪聲的前提下對懸浮磁體進行高精度測量，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，研究團隊設(shè)計了一種全新的懸浮磁場探測方案：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。外界磁場的變化會引起磁體發(fā)生微小擺動，研究團隊利用高穩(wěn)定性光杠桿系統(tǒng)精確讀取其運動，并由此測量外界磁場。與此同時，團隊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。
 

　　實驗中，懸磁儀在毫特斯拉量級的背景磁場下，實現(xiàn)了 32 飛特斯拉每根號赫茲(32 fT/√Hz)的磁場靈敏度。換句話說，即使處在類似地球天然磁場這樣的較強背景中，它仍能分辨出比地磁場弱約十億倍的微小磁場變化。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，可用于高空間分辨率磁成像和近距離磁場探測。未來，懸磁儀有望應(yīng)用于暗物質(zhì)等新物理信號搜尋，以及神經(jīng)磁信號測量、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)【引用時間：2026年9月16日】