近日，由维也纳科技大学传感器与执行器系统的丹尼尔·普拉茨（Daniel Platz）与乌尔里希·施密德（Ulrich Schmid）领导，博士生约安·伊格纳特（Ioan Ignat）与闵熙权（MinHee Kwon）共同参与的研究团队，在纳米机械系统微型化与精度上取得重大突破。他们成功研制出间隙仅32纳米的平行板电容器，为未来超高分辨率原子力显微镜等精密传感器奠定了基础。相关研究成果已发表于学术期刊《先进材料技术》。

传统基于光学的测量技术虽精度较高，但其光路系统复杂、脆弱且难以集成到便携设备中。为解决这一问题，该团队转向开发电学与纯机械的纳米谐振平台。其核心成果是一个由可动铝膜与固定电极构成的微型电容器，间隙创纪录地缩小至32纳米。该电容器与电感结合形成电气谐振电路，其谐振频率对膜片极其微小的机械振动异常敏感。通过测量电路响应而非光学信号，团队实现了对纳米振动的超精密电学读取，且系统噪声性能已达到仅受量子物理基本原理限制的水平，无需任何笨重光学组件。

研究进一步表明，电气谐振电路并非唯一解决方案。团队利用另一种集成在芯片上的纯机械谐振结构，同样实现了振动耦合与测量。从量子理论视角，电磁振荡与机械振动在数学描述上等效，因此纯机械系统同样具备量子传感潜力。尤为重要的是，这种机械平台在千兆赫兹频率范围内，即便在室温下也能有效耦合而免受热噪声淹没，这使得它避免了多数量子传感技术需在接近绝对零度极端低温下工作的严苛要求。

该项研究成果标志着纳米机械系统在实用化、高精度量子传感道路上迈出了关键一步。其所开发的紧凑、稳健且高精度的纳米结构，为制造新一代原子力显微镜探头提供了理想硬件平台。未来，这些技术有望使表面成像与力测量达到前所未有的量子极限精度。正如研究人员所言：“通往量子世界的大门已经打开。”这项突破不仅提升了测量技术的极限，也为量子传感在更广泛环境下的应用开辟了全新可能性。

出版详情：作者：Ioan Ignat 等人，标题：《具有低至 32 nm 极板间距的高纵横比超导真空间隙电容器纳米机电系统》，发表于：《先进材料技术》 (2025)。期刊信息：《先进材料技术》