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量子傳感器為磁共振提供了前所未有的靈敏度

添加時間:2020-12-22 16:09:32

UPV/EHU物理化學系量子信息科學與技術組(QUTIS)進行的一項研究為量子傳感器開發了一系列協議,可以允許利用單個生物分子的核磁共振獲得圖像。輻射量最小。該成果已發表在《物理評論快報》上。



核磁共振(NMR)有許多應用,如醫學成像,神經科學以及藥物和爆炸物檢測。在量子傳感器的幫助下,NMR已經適應在納米范圍內工作。它可能影響生命科學,生物學,醫學等學科,提供無與倫比的精確度和靈敏度測量。



作者Jorge Casanova博士和Ikerbasque的Enrique Solano教授寫道:“我們希望將量子傳感器與動態解耦技術相結合,對單個生物分子進行NMR成像?!边@種量子增強NMR“將能夠解決微小皮沸石樣品中的化學位移,制造出具有無與倫比靈敏度的生物傳感器,并為生物分子和生物過程的結構,動力學和功能提供新的見解?!?/p>



他們寫道,提高NMR設置靈敏度的基本工具是施加大磁場,“使我們的樣品極化,增強信號,增加相干性”。例如,這種策略用在MRI中,在MRI中人體受到超導線圈產生的大磁場的影響。但他們指出,當這些樣本與量子傳感器對接時會出現問題,“因為我們的樣本可能比我們的傳感器振蕩得更快??快得多,足以跟蹤”。



在發表于《物理評論快報》的工作中,作者開發了一種協議,允許量子傳感器測量任何樣本中的核和電子自旋,即使它們發生在大磁場中。這些方法使用低功率微波輻射來橋接它們的傳感器和樣品之間的能量差異。



“該協議可靠,比以往的技術需要更少的能量。這不僅將傳感器的工作范圍擴展到更強的磁場,還防止了使用常規協議和微波功率可能導致的生物樣品發熱。由此,這項工作開辟了一條新的研究路線,為納米級NMR在生物樣品和大生物分子研究中的安全使用鋪平了道路?!弊髡邔懙?。




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