量子探针显着改善核自旋的检测

墨尔本大学的研究人员已经展示了一种非侵入性地检测分子核自旋的方法,为生物技术和材料科学提供了一种新工具。

医学和生物学的重要研究依赖于核磁共振(NMR)光谱学,但直到现在,它在空间分辨率方面受到限制并且通常需要强大的微波场。由墨尔本大学Lloyd Hollenberg教授领导的一个团队使用量子探针在纳米尺度上进行无微波核磁共振。

“这种量子探针在核磁共振技术方面取得了显着进步。我们的技术除了能够在比传统机器小得多的样品中检测核磁共振外,还不需要应用可能破坏生物样品的微波场“,量子计算和通信技术中心副主任霍伦伯格教授说。 CQC2T)和墨尔本大学的Thomas Baker主席。

“在NMR中,目标是检测来自包含分子的原子核的磁信号。但来自核“旋转”的信号非常微弱,传统的核磁共振机器需要数百万的核自旋来检测任何东西。然而,利用钻石中“缺陷”的量子特性,我们的技术可以检测到更小的体积,只有数千次旋转。“

该发现可以克服常规NMR方法的显着限制,其取决于可超过10吨的机器。

“目前广泛使用的大型核磁共振仪的问题在于,我们试图检测的信号非常小,从测量设备到被测物体的距离非常大,”CQC2T的Alastair Stacey博士说。博士后研究员。

“这会产生两个问题:机器只能看到更多的分子,降低了测量的准确性。它还必须使用非常强的微波和磁场来到达样品,但这些过程是侵入性的,可能会影响微妙的生物样品,就像厨房中的微波炉一样,特别是在试图看到液体的分子结构时。

主要作者詹姆斯伍德将这项技术描述为“核探测过程的一个戏剧性简化,我们基本上对钻石中的原子尺寸缺陷进行了研究,并从基本的量子水平观察其对附近目标核自旋的自然反应” 。

“我们的方法的一大好处是我们在成像时不会干扰样品。”

该技术为研究人员提供了新的机会。

“随着量子传感技术的这些进步,我们正在打开通往科学研究新世界的大门,这可能使我们更好地了解最小的生命构建块,”霍伦伯格教授说。

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