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量子传感器提供前所未有的灵敏度的磁共振

gecimao 发表于 2019-04-13 16:16 | 查看: | 回复:

  核磁共振(NMR)是各种应用背后的技术,例如医学成像,神经科学或药物和爆炸物的检测。在量子传感器的帮助下,核磁共振已经适应纳米尺度制度,它既有可能影响许多学科,如生命科学,生物学,医学,并提供无与伦比的精度和灵敏度的测量。

  特别是,“我们期望量子传感器和动态解耦技术的结合使得单个生物分子能够进行核磁共振成像”,作者说,其中包括Jorge Casanova博士(Ikerbasque研究员)和Ikerbasque教授Enrique Solano,他是Quantum Technologies for Information UPV / EHU物理化学系的科学(QUTIS)小组,以及CSIC和乌尔姆大学(德国)的研究人员。这种量子增强的核磁共振“将能够解决微小皮升样品中的化学位移,生成具有无与伦比的灵敏度的生物传感器,并为生物分子和生物过程的结构,动力学和功能提供新的见解,”他们补充道。

  在这种背景下,提高核磁共振设置灵敏度的基本工具是应用大的磁场“使我们的样品极化,增强信号并增加相干性”,他们指出。例如,该策略用于MRI,其中人体受到超导线圈产生的大磁场的影响。然而,当将这些样品与我们的量子传感器连接时存在问题,“因为我们的样品振荡速度可能比我们的传感器可以跟随的速度快得多。”

  在“物理评论快报”上发表的着作中,作者开发了一种协议,允许量子传感器测量任意样本中的核和电子自旋,即使它们发生在大磁场中。这些方法使用低功率微波辐射来桥接其传感器和样品之间的能量差。

  “该协议是强大的,比以前的技术需要更少的能量。这不仅将传感器的操作方式扩展到更强的磁场,而且还防止了使用传统协议和微波功率时生物样本的加热。这项工作开辟了一条新的研究路线,为纳米级核磁共振在生物样品和大型生物分子的研究中的安全使用铺平了道路,“作者说。

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