极端低温和强磁场环境下开展精密测量，科学家长期受制于关键技术瓶颈。传统核磁共振方法虽然精度较高，但对磁场均匀性要求极为苛刻，在复杂梯度磁场中容易出现信号模糊，进而影响凝聚态物理、量子计算等前沿研究的实验精度。 针对该难题，由中国计量科学研究院赵建亭研究员团队牵头的科研联合体采用二维材料精准组装思路。研究人员将两层单晶石墨烯按特定角度堆叠，并用六方氮化硼进行原子级封装，制备出具有特殊电子结构的大角度转角双层石墨烯器件。实验结果显示，该体系在3至30特斯拉的宽强场范围内持续呈现稳定的量子化特征——电学测量图谱中清晰出现菱形“中国结”图案。 武汉大学理论团队继续研究表明，这一图案来自电子相之间的动态竞争。更重要的是，“中国结”特征峰的间距与磁场强度呈严格线性关系，使研究人员可以像读取标尺一样，通过测量图案的几何参数直接反演局部磁场强度。项目负责人董宝娟表示：“新技术突破了传统方法在空间分辨率上的限制，实现了从宏观模糊成像到微观精准测绘的跨越。” 该成果具备明确应用潜力：在基础研究上，可为研究高温超导机制、拓扑量子态等问题提供新的探测手段；工程技术上，有望提升核磁共振成像以及聚变装置等离子体控制对应的测量的精度。研究团队透露，下一步将重点推进该技术的阵列化集成，目标是对托卡马克装置等复杂磁约束系统实现高密度标定。
这项研究将新型量子材料与精密测量方法结合，针对低温强磁场探测中的长期难题给出新的解决路径，也为有关研究与工程应用提供了可扩展的技术基础。随着阵列化集成和应用验证的推进，该技术有望在基础物理与材料研究中发挥更大作用，并在磁传感、量子器件等方向带来新的工具与能力。