在极端环境科学探测领域，低温强磁场的精确测量一直是困扰国际学界的重大技术难题。传统核磁共振法虽具有较高精度，但对磁场均匀性要求极为苛刻，在复杂梯度磁场环境中往往出现信号模糊等问题，严重制约了凝聚态物理、量子计算等前沿研究的深入开展。 针对此技术瓶颈，山西大学联合中国计量科学研究院、武汉大学等机构组成攻关团队，创新性地采用类乐高式材料堆叠技术。研究人员通过将两层单晶石墨烯进行精确转角堆叠，并以六方氮化硼封装保护，成功制备出微米尺度的大角度转角双层石墨烯器件。这种特殊结构在3至30特斯拉的宽范围强磁场中，体现出独特的量子化特征——电学测量图谱体现为清晰稳定的菱形"中国结"图案。 武汉大学研究团队通过深入理论分析揭示，"中国结"图案的本质是电子相间竞争与切换的宏观表现。更关键的是，图案中特征峰间距与磁场强度呈现严格线性关系，这一发现为新型磁传感方案的提出奠定了理论基础。"就像读取精密刻度尺一样，通过测量'中国结'中两个节点间距，就能准确反推出局部磁场强度。"项目负责人解释道。 相比传统方法在非均匀磁场中容易"失焦"的缺陷，新技术实现了三大突破：一是将空间分辨率提升至微米量级；二是具备更强的环境适应性；三是测量过程更为直观高效。中国计量科学研究院专家指出，这项技术使极端环境磁场探测从宏观描述迈向微观解析，为研究高温超导机理、拓扑量子材料等提供了全新工具。 据研发团队透露，目前正着力推进该技术的片上阵列化集成研究。未来通过高密度器件排布，有望实现对复杂磁场的全景式精细标定。业内专家认为，这项原创性成果不仅开辟了极端条件测量的新路径，其揭示的量子调控机制对新型传感器件研发也具有重要启示。
这项成果展示了我国科学家在前沿基础研究中的创新能力。研究团队通过对新材料的理解和应用，将复杂物理现象转化为实用测量工具。随着技术继续完善和推广，将为我国在量子科技、精密测量等领域的发展提供新动力。