​ 艺术家对钻石量子传感器的的构想。 “聚光灯”是由金刚石缺陷产生的光，可检测电子的运动，这些红线所示的球体，表示通过石墨烯的路径。 图片：David A. Broadway / 。

澳大利亚墨尔本大学的研究人员已经成功绘制出了第一副电子在二维（2D）石墨烯中移动的图像，这为下一代电子产品的发展提供了动力。

能够对仅在一个原子厚度的结构中对移动电子进行成像，它们的新技术克服了现有的用于理解超薄材料的器件中的电流的方法的局限性。

墨尔本大学量子计算与通信技术中心（CQC2T）副主任劳埃德•霍伦伯格（Lloyd Hollenberg）表示：“基于超薄材料的下一代电子设备，包括量子计算机，将特别容易受到破裂和缺陷的破坏。”

Hollenberg领导的一个团队现在使用了一种基于仅在金刚石中发现的原子尺度“颜色中心”的特殊量子探针，以对石墨烯中的电流进行成像。 在前沿科学报道的这种技术可用于了解各种新技术中的电子行为。

来自CQC2T的首席作者Jean-Philippe Tetienne解释说：“我们的方法是在金刚石上照射绿色激光，可以看到颜色中心对电子磁场的反应产生的红光。

“通过分析红光的强度，我们可以确定由电流产生的磁场，并能够对其进行成像，并可以从图像上看到材料的缺陷。

Hollenberg说：“了解电流如何受这些缺陷的影响，将使研究人员能够提高现有和新兴技术的可靠性和性能。 “我们对此结果感到非常兴奋，这使我们能够揭示量子计算设备，石墨烯和其他2D材料中的电流的微观行为。

“CQC2T的研究人员在量子计算机硅的纳米电子原子尺度制造方面取得了很大的进步，像石墨烯薄片一样，这些纳米电子结构基本上是一个原子厚度，我们的新感应技术的成功意味着我们有能力观察到电子移动行为，并帮助我们今后了解量子计算机是如何运作有很大的帮助。

除了了解控制量子计算机的纳米电子技术之外，这种技术可以与2D材料一起用于开发下一代电子电池，柔性显示器和生物化学传感器。

Tetienne说：“我们的技术实力强大而且相对简单，这意味着它可以广泛的被研究人员和工程师采用。 “在磁场中使电子移动是物理学中的一个古老的想法，但在21世纪微观尺度下实现这一想法是一个新颖的研究。

这项研究是金刚石的量子感测和石墨烯的研究人员之间的共同合作。他们专长互补对于克服金刚石和石墨烯组合时出现的技术问题至关重要。

墨尔本大学石墨烯研究员尼古拉•唐斯丘克（Nikolai Dontschuk）说：“没有人能够看到石墨烯中的电流发生了什么。

“将石墨烯与极其敏感的氮素空位颜色中心结合在一起的设备是具有挑战性的，但我们的方法的一个重要优点是它不是强行侵入的和强大的 - 我们不会以这种方式感测它来破坏电流。“



​