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       麻省理工学院（MIT）量子工程研究所近日研究出了控制纳米金刚石传感器的新方法，该方法能够测量到微磁场的存在。研究成果发表在Nature Communications上。

       利用这种新的控制技术，微型金刚石传感器可以探测某时间段内磁场的变化，比如大脑中的神经元相互间是如何传输电信号的；同时还可以精确测量一些新型材料所产生的磁场，比如用于高端透镜的超材料（具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料）和“隐身衣”材料。

       早在08年麻省理工学院和哈佛大学以及其他一些研究机构就研究出人造金刚石的一些缺陷可以用于磁传感器技术。MIT核科学和工程所的Paola Cappellaro教授介绍，氮空位中心（NV）是金刚石与生俱来的缺陷，它对外部的磁场有着非常敏感的特性，就像罗盘能够根据磁场来判别方向一样。NV中心也叫做金刚石色心，能够放射出特定的颜色，紫色、黄色、粉色等。一颗钻石能够发出光彩绚丽的光芒其实就是它本身的内部缺陷在起作用。当金刚石内部的诸多NV中心被光束照射时，NV就会发出一种红光。

       为研究新的传感器控制技术，Cappellaro的团队首先用绿光束照射金刚石，直到有红色光束发出，这样便确定了一个NV中心的具体位置。接着科学家在纳米金刚石传感器上施加微波场，以此来操纵NV中心的电子自旋；这样以来就改变了NV中心放射的光束强度，把光强度调节到了既依赖微波场又依赖外部磁场的程度。

       为测量外部磁场以及某时间段内的磁场变化，研究者通过对纳米传感器施以微波脉冲来改变NV中心电子自旋的方向。通过这些不同系列的脉冲，工作人员搜集到了有效的外部磁场信息。然后，再利用信号处理技术对这些信息进行编译并用于整个磁场的重建。“通过重建动态外部磁场，我们了解到更多关于磁场构建本身的基本现象”， Cappellaro说。

       实验采用了直径为3mm的金刚石方块作为样品；而技术理论上，科学家能够应用大小仅10nm的纳米金刚石来试验。工作者尝试将神经元植在金刚石传感器上，让传感器来探测神经元发出的磁场信息。

       在之前的实验中，研究者利用电极来刺激神经元，并探测发出的磁场信息。但是植入电极的方法是一种很明显的侵袭行为，神经元在被植入电极后是否受到了影响、能否像原来一样正常运作就成未知的行为。而金刚石传感器由于其碳结构的特性，在其被植入细胞后完全是非侵袭技术，不会对细胞和神经元造成任何影响和伤害。

       Cappellaro解释道，金刚石传感器的NV中心可以设计成一个排列，有序的对神经元的位置进行定位并探测，这样一来，神经元之间的信号传输就成功被探测到并破解。

       在评价研究成果时，Cappellaro说：将来，纳米金刚石传感器可以实现真正意义上的即时脑活动传感，探测并了解大脑是如何工作的。尽管前途还有很多未知，但金刚石这一科技宠儿已经并正在给我们的研究带来不断的惊喜和进步。（编译自‘Researchers develop new method to control nanoscale diamond sensors’）