哥倫比亞大學量子研究新突破 奈米感測器開創醫療與機器人新局
哥倫比亞大學研究團隊在量子科技領域取得突破，開發出能利用微小晶體「光子雪崩」現象偵測奈米級微弱力量的感測器，這項技術預計將為未來的醫療診斷、治療及機器人技術帶來變革性的應用。
賴柏翰
· 3 分鐘閱讀
哥倫比亞大學（Columbia University）的研究團隊在量子科技 領域取得重要進展，開發出一種能偵測微小力量的奈米感測器，有望為未來醫療診斷、治療及機器人技術帶來革命性突破。這項研究的核心在於利用獨特晶體中的「光子雪崩」現象，實現了前所未有的超高靈敏度力學感測。
這項由娜塔莉·法迪安-梅拉梅德（Natalie Fardian-Melamed）主導的研究，聚焦於利用微小晶體內發生的光子雪崩（photon avalanching）現象。這是一種光學連鎖反應，少量的壓力就能在特定奈米晶體內引發光子大量釋放。她發現，透過施加機械壓力於這些含有稀土元素的晶體，也能觸發光子雪崩效應，進而產生直接的光學讀數，用來遠端偵測奈米級的微弱機械力。這項「機械光學」技術的突破，可創建能夠偵測機械力細微變化的奈米感測器。
早在 2021 年，Jim Schuck 的實驗室便首次觀察到光子雪崩反應，發現紅外線脈衝光能從微小晶體中觸發更高能量的光子級聯。同年加入實驗室的法迪安-梅拉梅德，則進一步證明了此過程對外部力量的高度敏感性。該團隊已於 2025 年在頂尖科學期刊《自然》（Nature）上發表這項研究成果，詳細闡述了使用光子雪崩作為奈米尺度力學偵測方法的實驗設置與發現。
哥倫比亞大學傅氏基金工程和應用科學學院（Columbia Engineering）院長張世富（Shih-Fu Chang）指出，法迪安-梅拉梅德在奈米感測器領域的成果，將為健康、量子計算、機器人等多個應用領域鋪平道路，對日常生活產生深遠影響。法迪安-梅拉梅德的貢獻也獲得肯定，她將於今年稍晚獲頒 2026 年布拉瓦特尼克青年科學家獎（Blavatnik Regional Awards for Young Scientists）物理科學與工程獎項，並得到 3 萬美元的無限制獎金。她也曾於去年贏得 Falling Walls Lab Pitch Competition。
參考來源
- Columbia Research Paves Way For Future Health And Quantum Te…（Quantum Zeitgeist）
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