据诺丁汉大学报道，科学家通过3D打印技术制造出具有复杂纹理的表面结构，能够将干扰性气体粒子从量子传感器区域弹射排除，从而更高效地输送原子等有用粒子，有望显著提升测量精度。

该校物理与天文学院的研究团队设计出精密微尺度表面纹理，这些结构能够优先将入射粒子弹射至特定方向，有效阻挡无关粒子干扰。在L·哈克穆勒教授带领下，团队将该技术应用于表面真空泵，使干扰性气体粒子的清除效率提升至原有水平的三倍。这项题为《利用复杂3D打印表面结构推进便携式量子技术》的研究已发表于《物理评论应用》期刊。

量子传感器利用微观量子态物质，以前所未有的精度测量磁场、重力等物理量，有望在医疗诊断、导航与科学研究领域引发革命。这些量子物质的极端敏感性要求其必须隔绝空气分子碰撞干扰，因此仅能在真空环境中工作。虽然日常空气中的气体粒子持续相互碰撞，但在高真空环境下，粒子可能运动数米乃至数公里才会发生碰撞。

控制高真空气体动力学对保障测量精度至关重要。尽管量子传感器通常在严格调控的高真空环境中运行，但仍有杂散粒子偶然侵入并引入噪声干扰。为此，诺丁汉团队通过3D打印钛合金材料，制造出冰球尺寸的系统装置。该系统表面设计有六边形凹槽与圆锥突起等复杂图案，旨在增加入射原子与表面的接触频率，并可适配商用真空腔体接口。

论文第一作者、物理与天文学院研究员内森·库珀表示："我们仍在探索最有效的表面纹理，目前前景良好的设计方案包括类蜂巢六边形结构，以及受几何艺术启发的立体复杂图案。这项相对低技术的创新能实质性提升先进量子技术的性能。"

研究团队测试了结构化表面对真空泵效能的增强效果，实测样本的单位面积抽气速率最高提升至原有水平的3.8倍。模拟计算显示，特定表面图案设计有望实现十倍效能提升。论文合著者、博士生本·霍普顿指出："这项工作的激动之处在于，相对简单的表面工程能产生超乎想象的效果。通过将部分抽气负担从主动泵转移至被动表面抽气系统，该技术有望显著缩减甚至消除某些真空系统对笨重泵体的依赖，推动量子技术向便携化方向跨越发展。"