科學家已將懸浮的磁鐵轉化為一種測量磁場的裝置,稱為磁力計——其靈敏度足以偵測到大腦電活動產生的微弱訊號。這項技術比現有方法更簡單,今日在《Science》期刊上有所報導。

一些最靈敏的磁力計使用超導量子干涉儀(SQUIDs),但它們僅在接近絕對零度的溫度下運作,因此需要複雜的低溫設備。另一種先進裝置,稱為無自旋交換弛豫(SERF)磁力計,則需要近乎完美的外部磁場干擾屏蔽。這兩項要求都增加了裝置的複雜性,並拉長了樣本與磁力計之間的距離。

最新研究中描述的懸浮磁力計將此距離縮短至數百微米。其靈敏度也比另一種由鑽石製成的磁力計高出數個數量級。

該裝置的核心是一個尺寸小於一毫米、極其靈敏的指南針。北京大學的物理學家魏吉及其合作者,將感測器磁鐵懸浮在一塊上方「提升」磁鐵和下方抗磁體之間——抗磁體是一種在受到提升磁鐵磁場影響時,會產生自身反向磁場的材料。因此,抗磁體將感測器磁鐵向上推,使其穩定。

雷射光束從感測器磁鐵反射到偵測器上,當樣本靠近裝置時,便能測量感測器方向的變化。整個裝置放置在一個約為保鮮盒大小的真空腔內。

魏吉表示,該儀器的準確度是透過結合複雜的降噪技術實現的。磁線圈和阻尼系統可減少鬆散磁場和機械振動造成的雜訊。「當你探測到飛特斯拉(femtotesla)的尺度時,即使是一層薄薄的鋁箔也會引入 100 飛特斯拉的雜訊。」魏吉說。(飛特斯拉是地球磁場的百億分之一。)