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郑州华晶金刚石股份有限公司

金刚石量子探针:新材料分子核自旋检测的新工具

关键词 金刚石 , 量子探针|2017-07-05 10:28:03|来源 中国超硬材料网
摘要 金刚石内部(浅灰色)的氮空位(深蓝色)量子探针对金刚石表面上的分子氢进行纳米级核磁共振(NMR)操作。绿色激光控制着探针的量子态,并将其调整为目标核自旋的共振频率。探针对氢原子的核...
       
金刚石内部(浅灰色)的氮空位(深蓝色)量子探针对金刚石表面上的分子氢进行纳米级核磁共振(NMR)操作。绿色激光控制着探针的量子态,并将其调整为目标核自旋的共振频率。探针对氢原子的核自旋作出反应,并通过发射出的红光提供直接测量。图片提供:David A. Broadway/cqc2t.org

  近日,墨尔本大学的研究团队提出了一种非侵袭式分子核自旋检测方法,为新材料和生物技术领域提供了一种新型科学工具。
  医学与生物学领域的许多研究通常都需借助核磁共振(NMR)波谱,但空间分辨率的问题一直以来都是一个技术性制约瓶颈,且NMR波谱通常需要强大的微波电场。针对这些问题,墨尔本大学Lloyd Hollenberg教授领导的研究团队便提出了一种用量子探针进行纳米级无微波NMR操作的新方法。该研究发表在期刊Nature Communications上。
  墨尔本大学量子计算与通讯技术中心(CQC2T)的主任Hollenberg介绍到,这种新型的量子探针可以对微型试样进行NMR检测,这是传统机器所不能做到的;而且,新型量子探针技术无需微波电场的应用,从而避免了微波电场对生物试样所造成的分解破坏。
  NMR的目的是为了对构成分子的原子核的磁信号进行检测;但来自核自旋的信号是非常弱的,传统的NMR机器需要数以百万个核自旋才能检测到信号。
  但利用金刚石缺陷研制而成的量子探针仅需要几千个自旋,就可以轻松检测到来自核自旋的信号。
  CQC2T的博士后研究员Alastair Stacey说:目前所用的大型NMR机器所存在的问题主要是检测信号非常弱,而且检测目标和测量设备之间的距离又太大。这就会导致出现两个问题:一是机器只能检测到较大的分子,测量精度大大减弱。二是需要借助强大的微波和磁场来接触试样,这些侵袭式手段会影响甚至破坏生物式样。(编译:中国超硬材料
 

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