新型傳感器可檢測單個蛋白質或癌細胞等微小物體。

據美國東北大學官網16日消息，該校科研團隊近日取得突破性進展，成功研發出一款拓撲引導聲波傳感器，在不縮小傳感器尺寸的前提下實現了對微米級目標的高精度探測，為納米與量子尺度傳感技術開辟新路徑，未來有望在量子計算、精準醫學等關鍵領域發揮重要作用。

傳統傳感器面臨一個長期矛盾：拍攝或探測微小物體時，通常需要縮小傳感器尺寸以提升分辨率，但像素或單元尺寸越小，設備性能與靈敏度往往隨之下降。例如數碼相機的感光像素或傳統相機膠片，在追求微小目標成像時，縮小傳感器雖能捕捉更多細節，卻可能因單位面積接收光量不足等問題導致畫質模糊、信號弱化。針對這一行業痛點，東北大學團隊另辟蹊徑，設計了一款大小僅與皮帶扣相當的拓撲引導聲波傳感器，通過創新機制破解“尺寸-精度”困局。

該傳感器的核心技術在于“引導聲波”與“拓撲界面態”的結合。其中，拓撲界面態源自凝聚態物理領域，是一種存在于拓撲超導體表面或邊界、厚度僅約1納米的特殊量子態。借助這一特性，傳感器能將能量精準聚焦至納米級區域，既避免了傳統微型化過程中因結構壓縮導致的性能衰減，又能以更高靈敏度鎖定目標。實際應用中，它可探測單個蛋白質、癌細胞等微米級微小對象，甚至捕捉極微弱信號。

在概念驗證實驗中，這款傳感器展現了卓越性能：成功探測到直徑僅5微米的低功率紅外激光目標——這一尺寸約為人類發絲直徑的十分之一，相當于在宏觀設備中捕捉到了微觀世界的“指紋”。實驗數據還顯示，傳感器能清晰區分極微弱信號與高度局部化的參數變化，證明其具備超精密探測能力。

東北大學表示，這項成果突破了傳統傳感器依賴“縮小尺寸換精度”的限制，為納米與量子尺度的傳感需求提供了全新解決方案。未來，該技術或可應用于量子計算中微觀環境的高靈敏度監測、精準醫學中單細胞的無損檢測等場景，推動相關領域向更精細、更高效的方向發展。業界認為，這一突破或將重新定義傳感器設計的底層邏輯，開啟微型化與高性能并存的新篇章。

來源：新華社