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新量子傳感器顯微鏡問(wèn)世 光學(xué)儀器再添“利器”!
2025年03月03日 10:42:14 來(lái)源:化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量:7105

新顯微鏡——核自旋顯微鏡問(wèn)世,該顯微鏡可通過(guò)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(guó)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(guò)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(kāi)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(chǎng)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(chǎng),與體內(nèi)氫核的微小磁場(chǎng)相互作用。由于氫原子在不同類(lèi)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(duì)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(cè)量納米級(jí)磁場(chǎng)。通過(guò)這一新型傳感器,研究人員可以探測(cè)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(duì)腫瘤生長(zhǎng)和擴(kuò)散的新見(jiàn)解;在藥物研究中,可在分子水平上有效測(cè)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(kāi)辟了新的視野,使人類(lèi)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(lái)深遠(yuǎn)的影響。未來(lái),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(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
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