碳原子鏈的量子對話：突破性發現將改寫奈米感測技術

科學家最近揭開了一個令人費解的量子現象：理論上互不相干的碳原子鏈（carbyne）與碳奈米管，竟能透過量子振動產生「對話」。這項由維也納大學主導的跨國研究，可能徹底改變超靈敏奈米裝置的設計方式。

要開發新一代智能材料，科學家必須深入理解原子在量子尺度下的互動方式。其中，碳原子鏈在碳奈米管中的奇特行為，長期困擾著研究人員。如今，來自奧地利、義大利、法國、中國和日本的團隊，運用拉曼光譜、先進理論模型與機器學習技術，終於破解這個謎團。研究成果發表於《自然通訊》期刊，顯示碳原子鏈可望成為偵測環境微小變化的利器，為新型奈米感測器開啟大門。

研究團隊採用拉曼光譜技術，透過觀察光線在材料上的散射情形，解析原子的振動模式。這些振動狀態與材料的導電性、延展性等特性息息相關，是開發特殊功能材料的關鍵。

早在2015年，維也納大學團隊就取得重大突破，首次透過碳奈米管成功穩定碳原子鏈。這種極細的碳鏈不僅可能是史上最強材料，更具備獨特電子特性，有望革新半導體科技。但在早期實驗中，科學家觀察到無法用現有理論解釋的異常狀態。

最新研究透過創新的理論模型（這項突破得益於機器學習的進展），終於解開實驗室中觀察到的矛盾現象。研究主要作者Emil Parth解釋：「雖然碳鏈與奈米管在電子傳遞上是隔離的，但兩者的振動卻存在異常強烈的耦合作用。」

這種量子振動耦合通常微不足道，但由於碳鏈本身的電子特性與結構不穩定性，在此案例中表現得格外強烈。研究負責人Thomas Pichler指出：「碳鏈對外部影響的高度敏感性，使其在未來材料與裝置中極具應用潛力，例如作為奈米級非接觸式光學感測器，或局部溫度感測器。」

這項研究獲得歐盟ERC-SYN MORE-TEM計畫支持，為奈米科技開闢了全新研究方向。