纳米光子学变革下一代计量学，赋能“工业4.0”

据麦姆斯咨询报道，英国哈德斯菲尔德大学（University of Huddersfield）的科学家们获得550万英镑（700万美元）资助，用于支持一项为期五年的纳米级超精度计量学新技术开发项目。

新型微型传感器将用于自动化生产线的现场检测和纠错，无需拆卸零件即可进行离线测量。蒋向前（Xiangqian Jiang）教授所在的哈德斯菲尔德大学精密技术中心（CPT）团队介绍，这项技术能够提高效率、节省成本，并提高定制项目的快速制造能力。

蒋向前（Xiangqian Jiang）教授

CPT与英国南安普顿大学齐普勒研究所纳米光子学与超材料研究小组Nikolay Zheludev教授合作。两个研究小组将共享该项资金，该项目称为“纳米光子学驱动的下一代计量学”。

该项目由英国工程和物理科学研究委员会（EPSRC）拨款资助。该项资助旨在为研究人员提供支持，将最好的团队聚集在一起，以针对某个战略研究主题开展各种活动。这也是哈德斯菲尔德大学首次获得该项资助。

突破传统极限

哈德斯菲尔德大学CPT团队参与该项目的Haydn Martin博士解释说，将传统光学元件（例如玻璃透镜）微型化并嵌入到实现“工业4.0”所必需的传感器，在一定程度上会阻碍其潜力发挥。

从左往右依次为：Haydn Martin博士、Andrew Henning博士和Paul Scott教授

但是，纳米光子学是对纳米级光学元件的研究，比如用新型超材料制造厚度只有几十微米的微型平面透镜。

Martin博士说：“传统工厂非常擅长批量制造相似的产品。但是“工业4.0”的概念是指自动化制造，因此只需发送设计要求，制造平台会进行自动配置，人工智能（AI）负责支持后台的所有活动。”

“要做到这一点，您需要更多地结合计量学。因为人类要求设备做非常多的不同工作，不再是像过去那样重复做同一件事。”

ORC团队引领光学计量学大变革

齐普勒研究所纳米光子学和超材料研究小组的Nikolay Zheludev教授、Kevin MacDonald教授、Eric Plum博士和Bruce Ou博士将负责完成南安普敦大学对下一代计量学项目的贡献。

南安普敦大学光电子研究中心（ORC）发表声明：“光学计量学在从基础科学到材料加工、医学、半导体芯片制造、医疗保健、能源、制造和工程等众多重要研究领域和应用中都起着至关重要的作用。”

“该项目将把纳米光子学、等离子体激元学和超材料的最新研究进展转化为面向未来的应用。齐普勒研究所在其中发挥了国际领先作用。通过提供更经济、更智能、更紧凑的解决方案，对光学计量学产生变革性的影响。”

ORC团队正在努力为光学计量带来变革性的影响

ORC副主任Zheludev教授评论说：“我们将使用新型纳米光学元件和概念，开发可用于实际应用的计量设备和测量技术，并探索纳米技术的新型计量概念。”

“这些进展对于支持英国的高价值制造业至关重要。这项工作的影响还将造福更广泛的学科。因为尺寸和重量非常重要，例如：太空科学仪器、用于手术的光学仪器以及机械手臂安装仪器。”

该项目提出的突破性构想中的“光学尺”，可为光纤尖端提供亚纳米分辨率测量，以及一种基于扫描电子显微镜（SEM）平台并提供原子级分辨率的运动成像新方法。

这项工作得到了包括重要计量仪器公司Taylor Hobson和Renishaw，QinetiQ和Qioptiq在内的项目合作伙伴，以及新加坡南洋理工大学等学术合作伙伴的支持。该计划由EPSRC支持的资助将持续到2026年1月。