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納米金剛石量子傳感技術實現(xiàn)原位溶液磁共振譜測量


  來源: 科技日報 時間:2023-10-24 編輯:清風
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記者10月20日從中國科學技術大學獲悉,該校中國科學院微觀磁共振重點實驗室主任杜江峰、研究人員石發(fā)展、研究人員孔飛等利用單個納米金剛石內(nèi)部的氮-空位色心(NV)進行量子傳感,克服顆粒隨機轉動問題,在原位條件下探測到了溶液中順磁離子的磁共振譜。研究論文日前發(fā)表在《自然-通訊》上。


研究人員在原位條件下,用長鏈分子將納米金剛石“拴”在基底上,限制其平動范圍,但保留其轉動自由度。這種納米金剛石可以深入目標內(nèi)部進行探測。實驗中選定被測目標為氧釩離子溶液。當納米金剛石存在轉動時,難以對NV色心進行精確的量子操控,但應用幅度調(diào)制微序列,依然能夠測得氧釩離子的零場順磁共振譜。這一結果從原理上證明了用納米金剛石中的NV色心實現(xiàn)細胞內(nèi)生理原位磁共振探測是可行的。


研究人員表示,這項研究成果今后有可能用于推斷氧釩離子所處的局域環(huán)境。未來通過改善微波輻射結構效率、提升納米金剛石性質(zhì)等方法,將能進一步提升測量速度,將這一方法推向?qū)嶋H應用。


圖1:幅度調(diào)制序列及其原理
上圖為幅度調(diào)制序列示意圖,下圖為共振條件示意圖。


圖2:實驗設置及測量結果

上圖為納米金剛石模擬生理原位條件時,實際進行的實驗示意圖。下圖中,圓點為運動的單個納米金剛石探測到的氧釩離子順磁共振譜,紅線是對實驗數(shù)據(jù)進行擬合的結果,藍線為理論模擬結果。


關鍵詞:納米 金剛石 量子傳感 測量    瀏覽量:16606

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