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量子传感器为磁共振提供了前所未有的灵敏度

添加时间:2020-12-22 16:09:32

UPV/EHU物理化学系量子信息科学与技术组(QUTIS)进行的一项研究为量子传感器开发了一系列协议,可以允许利用单个生物分子的核磁共振获得图像。辐射量最小。该成果已发表在《物理评论快报》上。



核磁共振(NMR)有许多应用,如医学成像,神经科学以及药物和爆炸物检测。在量子传感器的帮助下,NMR已经适应在纳米范围内工作。它可能影响生命科学,生物学,医学等学科,提供无与伦比的精确度和灵敏度测量。



作者Jorge Casanova博士和Ikerbasque的Enrique Solano教授写道:“我们希望将量子传感器与动态解耦技术相结合,对单个生物分子进行NMR成像。”这种量子增强NMR“将能够解决微小皮沸石样品中的化学位移,制造出具有无与伦比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,增加相干性”。例如,这种策略用在MRI中,在MRI中人体受到超导线圈产生的大磁场的影响。但他们指出,当这些样本与量子传感器对接时会出现问题,“因为我们的样本可能比我们的传感器振荡得更快??快得多,足以跟踪”。



在发表于《物理评论快报》的工作中,作者开发了一种协议,允许量子传感器测量任何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它们的传感器和样品之间的能量差异。



“该协议可靠,比以往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,还防止了使用常规协议和微波功率可能导致的生物样品发热。由此,这项工作开辟了一条新的研究路线,为纳米级NMR在生物样品和大生物分子研究中的安全使用铺平了道路。”作者写道。




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