创造性突破！哈佛大学开发出一种超导体性能精准检测技术

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瞻观前沿

氢在高压下的性质表现出了奇异的特性。理论预测，在 100 多万个大气压的压力下，这种通常是气态的元素会变成金属甚至超导体。然而，目前存在的研究手段很难对这些氢化物进行准确测量和研究超导材料的特性。

近日，据《自然》杂志最新一期论文，美国哈佛大学开发了一种精准测量超导体的基础工具。他们创造性地将量子传感器集成到标准的压力感应设备中，从而直接读出加压材料的电和磁性质。这款新工具不仅能测量氢化物超导体在高压下的行为，还能对其成像。

在极端压力下研究氢化物的标准方法是使用金刚石压砧仪器，它可在两个明亮式切割金刚石界面之间挤压少量材料。为了检测样品何时被挤压到足以超导，通常要寻找两个特征：电阻降至零，以及对附近任何磁场的排斥作用（又名迈斯纳效应）。

想要施加必要的压力，研究人员必须用一个垫圈将样品固定住，使挤压均匀分布，然后将样品封闭在一个腔室中。但这很难真正观察到超导电性的双重特征。

为了解决这个问题，研究人员设计并测试了一种巧妙的改造方式：他们将一层薄薄的传感器直接集成到金刚石压砧的表面上。该传感器是由金刚石原子晶格中自然产生的缺陷制成的。他们使用这些被称为氮空位中心的有效量子传感器，在样品被加压并进入超导区網域时，对腔内的区網域进行了成像。为证明他们的概念，研究人员使用了氢化铈，这种材料已知在大约 100 万个大气压下会成为超导体。

图源：美国科学促进会网站

技术价值观察

新工具不仅可帮助科学家发现新的超导氢化物，还可更容易地研究现有超导材料。新工具处于智能传感器产业链中游环节。

智能传感器在工业 4.0 时代扮演着十分重要的角色。随着物联网在工业领網域的应用推广，智能传感器在其中的应用越来越广泛。智能传感器是物联网技术的最底层和最前沿，对物联网产业发展有着十分重要的意义。从产业链来看，智能传感器上游主要为设计、原材料以生产设备供应 ; 中游为智能传感器器件加工制造与封装测试 ; 下游是终端产品制造，其中以消费电子、工业控制、汽车电子、医疗电子等应用领網域为主。

宏观市场观察

全国智能传感器产业市场规模

中国的传感器项目兴起于上个世纪七八十年代，彼时传感器多为固定性传感器。2000 年以来，中国传感器的技术逐渐取得突破，随着计算机技术、通信技术和大规模的集成电路制造技术在传感器领網域的应用，智能传感器出现。2018 年，中国的智能传感器市场规模约为 800 亿元。2022 年，中国智能传感器市场规模突破 1200 亿元，年均复合增长率达 8.2%。根据中国信通院数据，预计到 2023 年中国智能传感器行业市场规模将达 1308.3 亿元。

智能传感器在智能汽车、工业监测、民用建筑等领網域的需求潜力较大

智能传感器作为现代信息产业的重要神经触角，是新技术革命和信息社会的重要技术基础，广泛应用于工业控制、汽车、医疗、物联网等行业。从我国智能传感器行业代表性企业产品应用领網域来看，目前，智能传感器在汽车、工业监测、民用建筑、消费电子、智能物联网等领網域的市场需求潜力较大。

预计需求大幅增长，至 2026 年市场规模近 800 亿美元

根据 Allied Market Research 的预测，2020-2027 年，全球智能传感器市场规模年均增速为 14.3%，预计至 2026 年，全球智能传感器市场规模接近 800 亿美元。

中国智能传感器技术赛道热力图

从我国智能传感器企业注册省市分布区網域来看，智能传感器行业企业主要分布在广东地区，其次是在江苏、浙江以及湖南地区，尤其是深圳市成为重点发展区網域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于智能传感器研发，成为潜在的智能传感器技术发展中心。重点关注广东省深圳市、湖南省长沙市等地的相关企业，以及这些地方对智能传感器产业发展的投资环境和潜力市场。