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量子传感器以前所未有的灵敏度提供磁共振
来源:赛斯维传感器网 发表于 2020/12/15

upv / ehu物理化学系的量子信息科学技术小组(qutis)进行的一项研究,为量子传感器制定了一系列协议,这些协议可以允许通过使用单个生物分子的核磁共振获得图像。辐射量最小。该结果已发表在《物理评论快报》上。


核磁共振(nmr)有多种应用,例如医学成像,神经科学以及毒品和爆炸物的检测。在量子传感器的帮助下,nmr已适应于在纳米范围内工作,它有可能影响生命科学,生物学和医学等学科,并提供无与伦比的精确度和灵敏度的测量。


“我们希望将量子传感器与动态去耦技术相结合,可以对单个生物分子进行nmr成像,”作者jorge casanova博士和ikerbasque教授enrique solano写道。这种量子增强的nmr“将能够解决微小的皮升样品中的化学位移,生产出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。”


他们写道,提高nmr设置灵敏度的基本工具是施加大磁场“使我们的样品极化,增强信号并增加相干性”。例如,在mri中使用这种策略,在该方法中,人体会受到超导线圈产生的大磁场的影响。但是,他们指出,在将这些样本与量子传感器接口时会出现问题,“因为我们的样本的振荡速度可能比我们的传感器能??够跟踪的快得多”。


在《物理评论快报》上发表的工作中,作者开发了一种协议,该协议允许量子传感器测量任意样品中的核和电子自旋,即使它们发生在大磁场中也是如此。这些方法使用低功率微波辐射来弥合其传感器和样品之间的能量差。


“该协议是可靠的,并且比以前的技术需要更少的能量。这不仅将传感器的工作范围扩展到更强的磁场,而且还防止了使用常规协议和微波功率时可能导致的生物样品发热。结果,这项工作开辟了一条新的研究路线,为在生物样品和大生物分子的研究中安全使用纳米级nmr铺平了道路。”作者写道。


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