量子钻石感测

核磁共振（NMR）光谱是用于化学分析和分子结构识别的广泛使用的工具。由于NMR通常依赖于小的热核自旋极化产生的弱磁场，因此NMR与其他分析技术相比，灵敏度较差。常规NMR设备通常使用大约一毫升的大样本成交量-足以容纳大约一百万个生物细胞。

在《 Physical评测 X（PRX）》上发表的一项研究中，马里兰大学量子技术中心（QTC）的研究人员及其同事报告了一种新的量子传感技术，该技术可以对10皮升样品中的稀溶液中的小分子进行高分辨率NMR光谱分析。成交量-大致相当于一个单元格。

QTC创始主任Ronald Walsworth教授的研究小组进行了题为“利用金刚石中的量子缺陷实现了具有超细孔敏感性的超极化增强NMR光谱学”的论文的实验报告。他们的发现是先前结果的下一步，其中Walsworth和合作者开发了一种系统，该系统利用钻石中的氮空位量子缺陷来检测皮升级样品产生的NMR信号。在过去的工作中，研究人员只能观察到来自纯净，高度浓缩样品的信号。为了克服这一限制，Walsworth及其同事将量子金刚石NMR与“超极化”方法结合使用，该方法可将样品的核自旋极化-从而使NMR信号强度增强100倍以上。 PRX报告的结果首次实现了具有飞摩尔分子敏感性的NMR。

关于这项研究的影响，沃尔斯沃思说：“现实世界的目标是在单个生物细胞水平上实现化学分析和磁共振成像（MRI）。” MRI是一种扫描，可以处理包括大脑在内的身体各部位的详细图片。 “目前，MRI的分辨率受到限制，并且它只能对包含约一百万个细胞的成交量成像。使用MRI无创地观察单个细胞（以帮助诊断疾病并回答生物学方面的基本问题）是MRI的长期目标之一。量子感应研究。” Walsworth说。

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