Qnami纳米级量子成像探针：探索微观世界的利器

图源Qnami

成立于2017年的瑞士工程科技公司Qnami，专注于研发纳米级量子成像探针。这一尖端技术由人造金刚石制成，通过量子传感技术，能够捕捉物品在纳米层面的形态与磁场信号。结合公司开发的完整磁力仪系统，为纳米技术、生命科学和地球科学领域提供了高精度的科学仪器和分析解决方案。

Qnami的创立团队由四位杰出的科学家组成。首席科学家Patrick Maletinsky，拥有苏黎世联邦理工学院的博士学位，并在哈佛大学担任博士后研究学者。Mathieu Munsch担任首席执行官，他在格勒诺布尔Néel研究所获得博士学位，并在巴塞尔大学进行博士后研究。Felipe Favaro作为首席技术官，在斯图加特大学获得博士学位，研究方向是金刚石NV（氮-空位）色心与金刚石制造。Alexander Stark担任首席信息官，拥有丹麦技术大学物理学博士学位，具备硬件、软件和量子技术的专业知识。

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在现代电子技术中，材料的磁性至关重要，特别是在量子计算和自旋电子器件（如磁阻随机存取存储器 (MRAM)）领域。然而，人们对材料磁性的了解有限，尤其是在亚微米尺度上的控制和测量存在挑战。传统的磁力成像探针只能测量宏观平均效应，或依赖间接模拟计算，无法在亚微米尺度上精确控制材料设计和制造工艺。而Qnami的纳米级量子成像探针能够测量纳米级别的传感和测量，直接可视化设计或制造工艺中的细微变化，从而优化产品开发并提高制造良率。

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Qnami的纳米级量子成像探针采用人造金刚石制造，基于量子传感技术，通过控制和测量单个电子的状态，能够测量以前无法测量的物质。该探针系统包括成像探针、磁力仪与分析软件，首先应用于研究实验室和半导体制造商以实现组件的纳米级测量，未来还可扩展至量子计算机和自旋电子学设备的设计和生产应用。

量子传感技术利用金刚石中的原子缺陷（NV色心）来测量磁场。NV色心是金刚石中的一种发光点缺陷，具有自旋三重态基态、长相干时间和光学操控特性，对磁场、温度、电场等物理量高度敏感。通过光学检测磁共振（ODMR）光谱技术，可以轻松观察到NV色心的射频频谱，从而以纳米级分辨率获取样品的形貌和表面磁场。这些特性使得NV色心在纳米级磁场测量、量子计算逻辑门操作和量子通信中继器等领域得到广泛应用。

基于上述技术原理，Qnami开发了NV人造金刚石纳米级量子成像探针。合成金刚石具有坚固耐用、高惰性和高生物相容性，能够在极限环境下进行无扰动测量。而利用人造金刚石制造的成像纳米探针是Qnami的核心专利。

Qnami的完整测量系统包括成像探针、磁力仪与分析软件。其首款商用NV磁力仪于2019年推出，是首个用于分析原子尺度磁性材料的NV磁力仪。该磁力仪可将各种磁信号映射到单个原子层，提供纳米级别的高精度图像，支持低温环境运行和自动化操作。同时，其灵活的设计为未来各类用途的调整、扩展及功能升级预留了空间。分析软件基于开源Qudi框架构建，配备荧光自动跟踪模式，能够进行形态和磁场的同步测绘，支持用户编写自定义脚本并运行定制协议。

Qnami的系统在材料、电磁与动力学领域具有广泛应用。在材料领域，该系统可用于研究多铁性材料及半导体器件制造的二维材料电流与光学特性。在电磁领域，系统能够用于磁存储器、反铁磁体、纳米磁体及其电流的研究。而在动力学领域，系统可用于自旋波与相关器件开发的研究。

Qnami是2022年《瑞士创新100强》（TOP100 Swiss Startups）上榜企业。《瑞士创新100强》汇聚了最佳“瑞士制造”的初创及成长期科技创新企业，是瑞士科技创新领域最具国际影响力的标杆榜单。该榜单每年评选出最具开创性和市场前景的瑞士创新企业，覆盖多个领域。以明科技作为《瑞士创新100强》的中国授权合作方，负责在中国的运营推广并协助榜单项目对华商业合作。