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- 量子傳感器以前所未有的靈敏度提供磁共振
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/12/15
UPV / EHU物理化學(xué)系的量子信息科學(xué)技術(shù)小組（QUTIS）進(jìn)行的一項(xiàng)研究，為量子傳感器制定了一系列協(xié)議，這些協(xié)議可以允許通過(guò)使用單個(gè)生物分子的核磁共振獲得圖像。輻射量最小。該結(jié)果已發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
核磁共振（NMR）有多種應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)成像，神經(jīng)科學(xué)以及毒品和爆炸物的檢測(cè)。在量子傳感器的幫助下，NMR已適應(yīng)于在納米范圍內(nèi)工作，它有可能影響生命科學(xué)，生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科，并提供無(wú)與倫比的精確度和靈敏度的測(cè)量。
“我們希望將量子傳感器與動(dòng)態(tài)去耦技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)單個(gè)生物分子進(jìn)行NMR成像，”作者Jorge Casanova博士和Ikerbasque教授Enrique Solano寫道。這種量子增強(qiáng)的NMR“將能夠解決微小的皮升樣品中的化學(xué)位移，生產(chǎn)出具有無(wú)與倫比的靈敏度的生物傳感器，并為生物分子和生物過(guò)程的結(jié)構(gòu)，動(dòng)力學(xué)和功能提供新的見解。”
他們寫道，提高NMR設(shè)置靈敏度的基本工具是施加大磁場(chǎng)“使我們的樣品極化，增強(qiáng)信號(hào)并增加相干性”。例如，在MRI中使用這種策略，在該方法中，人體會(huì)受到超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的大磁場(chǎng)的影響。但是，他們指出，在將這些樣本與量子傳感器接口時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，“因?yàn)槲覀兊臉颖镜恼袷幩俣瓤赡鼙任覀兊膫鞲衅髂??夠跟蹤的快得多”。
在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表的工作中，作者開發(fā)了一種協(xié)議，該協(xié)議允許量子傳感器測(cè)量任意樣品中的核和電子自旋，即使它們發(fā)生在大磁場(chǎng)中也是如此。這些方法使用低功率微波輻射來(lái)彌合其傳感器和樣品之間的能量差。
“該協(xié)議是可靠的，并且比以前的技術(shù)需要更少的能量。這不僅將傳感器的工作范圍擴(kuò)展到更強(qiáng)的磁場(chǎng)，而且還防止了使用常規(guī)協(xié)議和微波功率時(shí)可能導(dǎo)致的生物樣品發(fā)熱。結(jié)果，這項(xiàng)工作開辟了一條新的研究路線，為在生物樣品和大生物分子的研究中安全使用納米級(jí)NMR鋪平了道路。”作者寫道。
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