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新量子傳感器顯微鏡問世 光學儀器再添“利器”！
2025年03月03日 10:42:14
來源：化工儀器網 點擊量：7031
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生的磁信號轉換為光信號，獲得分辨率達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胞內部的結構和活動。
近日，德國慕尼黑工業大學領導的科研團隊取得了一項突破性發明：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生的磁信號轉換為光信號，并顯示為高分辨率圖像。該技術為在分子水平上理解微觀世界開辟新的可能性。相關研究成果發表在新一期《自然·通訊》雜志上。
磁共振成像(MRI)技術利用磁場創建人體器官和組織的詳細圖像，是現代醫學診斷中的重要工具。傳統的MRI設備會產生非常強的磁場，與體內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，因此可以區分出器官、關節、肌肉和血管等不同結構。然而，對于更微觀的單細胞內部結構，傳統MRI技術顯得力不從心，這便促使科學家尋找更為精細的研究手段。
此次研究團隊將MRI技術的應用范圍擴展到更加微觀的領域。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磁場。通過這一新型傳感器，研究人員可以探測到單細胞內甚至分子水平的磁信號。
當傳感器受到激光照射時，它會產生包含MRI信息的熒光信號。該信號由高速攝像機記錄，可獲得分辨率達到0.1微米的微觀圖像。這意味著科學家們可以更加深入地觀察和理解細胞內部的結構和活動。例如，在癌癥研究中可獲得對腫瘤生長和擴散的新見解；在藥物研究中，可在分子水平上有效測試和優化活性成分；在材料科學領域，可用于分析薄膜材料或催化劑的化學成分。
這款新量子傳感器顯微鏡的發明為科學界開辟了新的視野，使人類在分子水平上理解微觀世界的能力大大提升，推動研究微觀世界進入一個新的階段，為各個領域的發展帶來深遠的影響。未來，隨著技術的不斷優化和發展，相信它將在更多領域展現出巨大的應用前景，推動科學研究和技術進步，并揭示更多未知的奧秘。
素材來源：科技日報
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