記者10月20日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中國科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)納米金剛石內(nèi)部的氮-空位色心（NV）進(jìn)行量子傳感，克服顆粒隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)范圍，但保留其轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。這種納米金剛石可以深入目標(biāo)內(nèi)部進(jìn)行探測。實(shí)驗(yàn)中選定被測目標(biāo)為氧釩離子溶液。當(dāng)納米金剛石存在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，難以對(duì)NV色心進(jìn)行精確的量子操控，但應(yīng)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(jié)果從原理上證明了用納米金剛石中的NV色心實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)生理原位磁共振探測是可行的。

研究人員表示，這項(xiàng)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(jié)構(gòu)效率、提升納米金剛石性質(zhì)等方法，將能進(jìn)一步提升測量速度，將這一方法推向?qū)嶋H應(yīng)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(shí)驗(yàn)設(shè)置及測量結(jié)果

上圖為納米金剛石模擬生理原位條件時(shí)，實(shí)際進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)示意圖。下圖中，圓點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)的單個(gè)納米金剛石探測到的氧釩離子順磁共振譜，紅線是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的結(jié)果，藍(lán)線為理論模擬結(jié)果。