纳米级显像百亿分之一探微量子技术解锁极限检测精度

纳米级显像 百亿分之一探微 量子技术解锁极限检测精度

2026年09月21日 01:4

张一帆

　　以纳米级分辨率清晰描摹微观形貌，以百亿级超高灵敏度精准捕捉极微弱信号，国产量子精密测量技术在持续刷新微观探测极限的同时，也正将高端制造业皇冠打磨得更加闪耀。

　　近日，证券时报记者走进扎根合肥高新区的国仪公司（688828）调研发现，在政策赋能、生态加持与耐心资本的助力下，前沿量子技术突破与新兴产业发展深度同频、双向共振，持续催生多元化产业化应用场景，让前沿科创成果走出实验室，赋能实体经济，惠及民生。

　　纳米级显像

　　微观测量见硬核实力

　　对金刚石的原子结构做一场“手术”，用一个氮原子替换一个碳原子，再在氮原子的邻位留下一个空位，这就形成了人类目前可实现的最小 传感器 之一——NV色心 传感器 。

　　凭借发丝三百分之一的微小“身材”，金刚石NV探针以纳米级的间隙“紧贴”细胞、芯片样品，灵敏捕捉极其微小的律动，并以10至30纳米的超高空间分辨率，向人类呈现其磁场、电场、温度等一系列信息。纳米尺度的微观景象在这里实现了“可视可测”，为超导材料、二维 磁性材料 等先进材料的研发提供了支持。

　　在原子层面“动手术”，制备工艺的复杂性与精密性不言而喻。以离子注入法为例，通过高能离子的轰击实现氮原子注入，将另一碳原子击出形成空位，最后在惰性气氛中进行退火，一系列工序中任何一个环节出现偏差都可能导致探针性能下降或失效。

　　实验室技术层面的可行性，对于产业的发展而言只是一个起点。NV色心是量子精密测量最前沿的技术之一。国仪公司将其开发为商用仪器，将实验室的科研成果向产业落地转化的过程同样面临难关。这意味着设计定型、供应链建设、批量生产、质量控制、 软件开发 、应用方法和售后服务等一系列成熟能力的建设。

　　回忆起打破海外企业垄断，推出国内首台扫描 NV 探针显微镜的经历，国仪公司副总裁许克标印象最深的不止是技术攻关，还有大量极小尺寸零部件稳定量产装配工艺的开发。NV色心 传感器 尖端直径可小到200纳米，对装配提出了极高的要求，国仪公司组织了专业的工程化团队，从零开始开发了一整套能够保持一致性与稳定性的微纳加工工艺。

　　“要做好一个产品，企业的目标不仅是把仪器做出来，更要把仪器、软件、应用方法和服务体系共同做好，让国产高端科学仪器真正成为科研人员和产业用户稳定、可靠、易用的工作工具。”许克标说。

　　百亿分之一探微

　　精准赋能新兴产业

　　从实验室走出来的技术成果积极寻求产业化落地，与新兴产业蓬勃发展带来的新需求双向奔赴，共同催生出海量产业化应用场景。近两年，国仪公司另一款自研仪器——量子自旋磁力仪就带着“地球磁场百亿分之一”的辨别能力走出实验室，在 新能源 、生命健康两大新兴产业中找到了生长壮大的土壤。

　　 锂 电池 是我国优势制造业，原材料品质直接决定 电池 安全与性能。某 新能源 锂 电池 负极材料企业负责人告诉记者，他所在的企业每年为动力和储能电池供货数十万吨人造石墨，为了保证电池的性能及安全，这些人造石墨粉末中磁性杂质的含量必须控制在十亿分之一的量级，但现有的检测手段又慢又麻烦，整套流程耗时3到5小时，多步骤人工操作也容易积累误差。

　　十亿分之一的“极致精准”，是“非量子检测不可”的典型场景。国仪公司联动下游龙头企业定向攻关，研发出专用量子磁性杂质检测设备。50克至150克的 锂电池 正负极材料样品，在5分钟内就可以完成磁性异物快速筛查，并对纳克级磁性颗粒产生可识别信号。依托这套设备，除了前述 锂电池 负极材料企业，国仪公司还与 宁德时代 等 锂 电企业展开合作。

　　生命健康领域也集中了大量类似的“极致精准”需求，成为“非量子不可”的又一集中场景。人类心脏心肌细胞每次收缩放电产生的磁场仅为地磁场百万分之一，是心肌缺血早期筛查的好抓手，国仪公司针对性这一场景开发的产品已取得二类 医疗器械 注册证，获得医保核价约900元/次。

　　“我们正在推进传感器阵列降本攻关，如果单次检测费用能降到更低，不仅能惠及更多患者，更加速量子医疗技术规模化普及。”许克标说。

　　新兴产业快速发展，让研究对象信号越来越弱、过程越来越复杂，这不止带来新的商业机会，也为技术进一步迭代带来大量真实样品和真实课题的持续验证，更为科技型企业带来打造研发、生产、质量、应用和售后闭环的动力。与国仪公司类似的案例，在科学仪器行业内日益常见，行业进化的“飞轮”已经启动。

　　 皖仪科技 方面介绍，公司正在着力挖掘液冷、 半导体 市场增量，氦质谱/氢质谱检漏核心技术积淀与智能制造装备优势，公司正在构建适配AI服务器液冷系统的全流程气密检测解决方案。 联讯仪器 则正在将其 通信 测试仪器推向光模块领域应用，成为全球第二家推出目前业内最高水平1.6T光模块全部核心测试仪器的厂商。

　　市场监管总局数据显示，“十四五”时期以来，我国在量子、微纳尺度、飞秒激光、太赫兹等40多项重大关键计量技术领域取得突破，新建国家计量基准34项，技术升级25项，新建基准自主可控率达到78.6%，为高端制造质量提升提供了坚实保障。

　　为国造仪

　　夯实产业创新底座

　　近日召开的全国先进制造业大会再次指出，要持续做大做强先进制造业，提升产业链自主可控水平，加快构建以先进制造业为骨干的现代化产业体系，巩固壮大实体经济根基，为推进中国式现代化提供有力支撑。

　　科学仪器是现代科技、工业研发的基石，也被誉为高端制造业的皇冠。当前我国经济总量稳居世界前列，但是我国科学仪器行业起步晚，高端仪器与核心零部件对外依存度高，世界级龙头仪器企业较为稀缺。

　　在业内看来，评判世界顶尖科学仪器企业有两大核心市场化指标：一是营收规模跻身全球行业前二十，二是核心产品具备高价值、高壁垒特性。这两项指标，既是企业技术硬实力的直观体现，更是产品解决产业痛点、获得市场认可的有力证明，全面市场化是国产仪器企业的核心发展方向。

　　一系列鼓励硬核科技企业成长的政策举措，正在为产业生态建设提供支持。

　　在合肥，中国科学技术大学、国家实验室提供源头创新支撑，市、区两级科技、发改部门定向出台扶持政策、开放城市场景应用，国资平台牵头对接产业资源、持续接力投资，形成“源头创新—技术攻关—场景落地—资本赋能”的完整培育链条，全力托举量子精密测量这一未来产业蓬勃发展。

　　不只看某一个阶段的利润，也关注核心技术、研发能力、产品竞争力和未来产业化空间，专业资本与长期资本的成熟、科创板的深入实践，也提升了资本市场对未盈利硬科技企业的包容度，为仍处于持续投入阶段、但已经具备技术基础和商业化能力的硬科技企业提供了与自身发展规律更匹配的资本平台。

　　国仪公司董事会秘书苏静东介绍，公司自2016年成立以来，持续获得长期资本的耐心赋能。在企业发展初期的融资过程中，依托中科大科研背景的 科大讯飞 、 科大国创 先后入局；2020年起，高瓴资本等头部专业机构持续加持。投资方聚焦核心技术转化、产品落地应用，不片面追求短期营收、利润与上市进度，护航企业技术攻坚与产业深耕。

　　“为国造仪”，不止是制造一台台仪器设备，更是筑牢我国基础科学自主可控的硬件底座。基础科学的突破，最终要通过先进装备赋能千行百业；而产业端的真实需求，反过来牵引基础研究的方向。以量子精密测量为代表的国产高端科学仪器正在持续锻造“中国精度”，以微观世界的测量力量，为“中国智造”写下厚重注脚。

（文章来源：证券时报）

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