- 一種基于量子傳感器的全新顯微鏡
- 來源：慕尼黑工業大學 發表于 2025/3/7
光學寬場核磁共振顯微鏡的基本原理圖片來源：《自然通訊》（2025 年）。DOI: 10.1038/s41467-024-55003-5
慕尼黑工業大學（TUM）的研究人員發明了一種全新的顯微鏡領域 —— 核自旋顯微鏡。該團隊能夠用顯微鏡觀察到核磁共振的磁信號。量子傳感器將這些信號轉化為光信號，從而實現超高分辨率的光學成像。
磁共振成像（MRI）掃描儀以其深入人體內部并生成器官和組織圖像的能力而聞名。這項發表在《自然通訊》雜志上的新方法，將這一技術擴展到微觀細節領域。
“所使用的量子傳感器使將磁共振信號轉換為光信號成為可能。這些信號由相機捕捉并顯示為圖像。” 量子傳感教授、慕尼黑量子科學與技術卓越中心（MCQST）的研究員多米尼克・布赫解釋道。
鉆石芯片用作量子傳感器
這種新型 MRI 顯微鏡的分辨率達到了千萬分之一米，這一精度極高，未來甚至單個細胞的結構都能清晰可見。新型顯微鏡的核心是一個微小的鉆石芯片。
這種在原子層面經過特殊制備的鉆石，可作為一種對 MRI 磁場高度敏感的量子傳感器。當用激光照射時，它會產生一個包含 MRI 信號信息的熒光信號。這個信號由高速相機記錄下來，從而能夠生成微觀層面分辨率顯著更高的圖像。
第一作者卡爾・D・布里格爾、多米尼克・B・布赫教授。圖片來源：克里斯托夫・霍曼 / MCQST
廣泛的實際應用前景
磁共振顯微鏡的潛在應用正在興起：在癌癥研究中，可以對單個細胞進行詳細檢查，以獲得關于腫瘤生長和擴散的新見解。
在制藥研究中，這項技術可用于在分子水平上高效測試和優化活性成分。它在材料科學領域也具有巨大潛力，比如分析薄膜材料或催化劑的化學成分。
該團隊已為其研發成果申請了專利，并且已經計劃進一步開發這項技術，使其速度更快、精度更高。從長遠來看，它可能會成為醫學診斷和研究的標準工具。“量子物理學與成像技術的融合，為在分子層面理解世界開辟了全新的可能性。” 第一作者卡爾・D・布里格爾說道。
更多信息：卡爾・D・布里格爾等人，《光學寬場核磁共振顯微鏡》，《自然通訊》（2025 年）。DOI: 10.1038/s41467-024-55003-5
引用信息：一種基于量子傳感器的全新顯微鏡（2025 年 2 月 25 日），2025 年 3 月 7 日取自https://phys.org/news/2025-02-microscopy-based-quantum-sensors.html
- 如果本文收錄的圖片文字侵犯了您的權益，請及時與我們聯系，我們將在24內核實刪除，謝謝！
