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新量子傳感器顯微鏡問世 光學(xué)儀器再添“利器”！
2025年03月03日 10:42:14
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：6931
新顯微鏡——核自旋顯微鏡問世，該顯微鏡可通過量子傳感器將核磁共振產(chǎn)生的磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，獲得分辨率達(dá)0.1微米的微觀圖像，助力科研人員更加深入觀察和理解細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和活動(dòng)。
近日，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)突破性發(fā)明：一種新的顯微鏡——核自旋顯微鏡。該顯微鏡可通過量子傳感器將核磁共振產(chǎn)生的磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并顯示為高分辨率圖像。該技術(shù)為在分子水平上理解微觀世界開辟新的可能性。相關(guān)研究成果發(fā)表在新一期《自然·通訊》雜志上。
磁共振成像(MRI)技術(shù)利用磁場創(chuàng)建人體器官和組織的詳細(xì)圖像，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷中的重要工具。傳統(tǒng)的MRI設(shè)備會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)的磁場，與體內(nèi)氫核的微小磁場相互作用。由于氫原子在不同類型的組織中以特定的方式分布，因此可以區(qū)分出器官、關(guān)節(jié)、肌肉和血管等不同結(jié)構(gòu)。然而，對于更微觀的單細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)MRI技術(shù)顯得力不從心，這便促使科學(xué)家尋找更為精細(xì)的研究手段。
此次研究團(tuán)隊(duì)將MRI技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到更加微觀的領(lǐng)域。新方法的核心部件是一種由人造金剛石制成的量子傳感器。這種金剛石中的氮空位中心能夠精確測量納米級(jí)磁場。通過這一新型傳感器，研究人員可以探測到單細(xì)胞內(nèi)甚至分子水平的磁信號(hào)。
當(dāng)傳感器受到激光照射時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生包含MRI信息的熒光信號(hào)。該信號(hào)由高速攝像機(jī)記錄，可獲得分辨率達(dá)到0.1微米的微觀圖像。這意味著科學(xué)家們可以更加深入地觀察和理解細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和活動(dòng)。例如，在癌癥研究中可獲得對腫瘤生長和擴(kuò)散的新見解；在藥物研究中，可在分子水平上有效測試和優(yōu)化活性成分；在材料科學(xué)領(lǐng)域，可用于分析薄膜材料或催化劑的化學(xué)成分。
這款新量子傳感器顯微鏡的發(fā)明為科學(xué)界開辟了新的視野，使人類在分子水平上理解微觀世界的能力大大提升，推動(dòng)研究微觀世界進(jìn)入一個(gè)新的階段，為各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響。未來，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和發(fā)展，相信它將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，推動(dòng)科學(xué)研究和技術(shù)進(jìn)步，并揭示更多未知的奧秘。
素材來源：科技日報(bào)
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