据美国东北大学官网16日消息，该校科研团队近日取得突破性进展，成功研发出一款拓扑引导声波传感器，在不缩小传感器尺寸的前提下实现了对微米级目标的高精度探测，为纳米与量子尺度传感技术开辟新路径，未来有望在量子计算、精准医学等关键领域发挥重要作用。
传统传感器面临一个长期矛盾：拍摄或探测微小物体时，通常需要缩小传感器尺寸以提升分辨率，但像素或单元尺寸越小，设备性能与灵敏度往往随之下降。例如数码相机的感光像素或传统相机胶片，在追求微小目标成像时，缩小传感器虽能捕捉更多细节，却可能因单位面积接收光量不足等问题导致画质模糊、信号弱化。针对这一行业痛点，东北大学团队另辟蹊径，设计了一款大小仅与皮带扣相当的拓扑引导声波传感器，通过创新机制破解“尺寸-精度”困局。
该传感器的核心技术在于“引导声波”与“拓扑界面态”的结合。其中，拓扑界面态源自凝聚态物理领域，是一种存在于拓扑超导体表面或边界、厚度仅约1纳米的特殊量子态。借助这一特性，传感器能将能量精准聚焦至纳米级区域，既避免了传统微型化过程中因结构压缩导致的性能衰减，又能以更高灵敏度锁定目标。实际应用中，它可探测单个蛋白质、癌细胞等微米级微小对象，甚至捕捉极微弱信号。
在概念验证实验中，这款传感器展现了卓越性能：成功探测到直径仅5微米的低功率红外激光目标——这一尺寸约为人类发丝直径的十分之一，相当于在宏观设备中捕捉到了微观世界的“指纹”。实验数据还显示，传感器能清晰区分极微弱信号与高度局部化的参数变化，证明其具备超精密探测能力。
东北大学表示，这项成果突破了传统传感器依赖“缩小尺寸换精度”的限制，为纳米与量子尺度的传感需求提供了全新解决方案。未来，该技术或可应用于量子计算中微观环境的高灵敏度监测、精准医学中单细胞的无损检测等场景，推动相关领域向更精细、更高效的方向发展。业界认为，这一突破或将重新定义传感器设计的底层逻辑，开启微型化与高性能并存的新篇章。