記者10月20日從中國科學技術大學獲悉，該校中國科學院微觀磁共振重點實驗室主任杜江峰、研究人員石發展、研究人員孔飛等利用單個納米金剛石內部的氮-空位色心（NV）進行量子傳感，克服顆粒隨機轉動問題，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，限制其平動范圍，但保留其轉動自由度。這種納米金剛石可以深入目標內部進行探測。實驗中選定被測目標為氧釩離子溶液。當納米金剛石存在轉動時，難以對NV色心進行精確的量子操控，但應用幅度調制微序列，依然能夠測得氧釩離子的零場順磁共振譜。這一結果從原理上證明了用納米金剛石中的NV色心實現細胞內生理原位磁共振探測是可行的。
研究人員表示，這項研究成果今后有可能用于推斷氧釩離子所處的局域環境。未來通過改善微波輻射結構效率、提升納米金剛石性質等方法，將能進一步提升測量速度，將這一方法推向實際應用。
圖1：幅度調制序列及其原理
上圖為幅度調制序列示意圖，下圖為共振條件示意圖。
圖2：實驗設置及測量結果
上圖為納米金剛石模擬生理原位條件時，實際進行的實驗示意圖。下圖中，圓點為運動的單個納米金剛石探測到的氧釩離子順磁共振譜，紅線是對實驗數據進行擬合的結果，藍線為理論模擬結果。
