中科大实现千赫兹级谱线分辨率单自旋顺磁共振

2020年06月14日07:22  来源:安徽日报
 

  记者6月10日从中国科学技术大学获悉,中国科学技术大学杜江峰院士团队提出并使用一种基于金刚石氮—空位(NV)色心量子传感器的高分辨顺磁共振探测方法,获得了千赫兹(kHz)谱线分辨率的单自旋顺磁共振谱。该成果于近期发表在最新一期《科学进展》杂志上。

  电子顺磁共振谱学技术是当代重要的物质科学研究手段,常用来获取分子动力学、结构等信息。该技术一个主要发展方向,是从尽可能少的样品中获取尽可能精确的信息,这需要同时提升空间分辨率和谱线分辨率。近几十年来,得益于新探测技术的出现,空间分辨率不断提升,谱线分辨率却停留在兆赫兹(MHz)量级。

  杜江峰团队使用NV色心量子传感器进行顺磁共振检测。他们此前已经证明即使在零场下,NV色心依然具有单自旋级别的检测灵敏度。为了观测到谱线窄化,实现高分辨率谱学探测,他们设计了一种适用于零场的顺磁共振关联序列,极大地压制了NV传感器本征展宽,成功实现金刚石中单个氮原子电子自旋的窄化跃迁探测,相较传统方法谱线分辨率提升了27倍,达到8.6千赫兹(kHz),这是目前基于金刚石量子传感器微观顺磁共振谱学的最高指标。

  这种新型测量手段没有真空、低温等苛刻的环境条件限制,可在室温大气溶液等条件下工作,在生物应用方面具有独特的竞争优势,可以更加精细地分析单分子结构信息、动力学变化以及局部环境特征等。(记者 陈婉婉)

(责编:金蕾欣、关飞)

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