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量子傳感技術獲重要突破 或將解決量子生物探測關鍵難題
2026年03月05日 13:39:06
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：2313
最近，該難題似乎找到了突破口。據(jù)悉，天津理工大學集成電路科學與工程學院青年教師李培與中國科學技術大學、北京計算科學研究中心及匈牙利維格納物理研究中心合作，為量子生物探測提供關鍵性成果。
量子傳感器是根據(jù)量子力學規(guī)律設計的物理裝置，通過量子效應實現(xiàn)高精度測量，由于可以捕捉極微弱的磁場信號，因此也被稱之為“納米尺度的聽診器”，被醫(yī)學檢測、生命科學研究等領域寄予厚望，視為重要的突破口。
量子傳感器應由產(chǎn)生信號的敏感元件和處理信號的輔助儀器兩部分組成，這兩部分直接影響了量子傳感器的性能，而這也使得量子傳感器的落地應用面臨諸多的難題。像目前有所應用的金剛石氮—空位色心量子傳感器，其需要532納米綠光激發(fā)，而該波段激光會被生物體內(nèi)水和有機分子吸收，還會引發(fā)組織自發(fā)發(fā)光與局部發(fā)熱，因此即便其能在室溫工作，卻不具備參與活體探測的可能。
而就在最近，該難題似乎找到了突破口。據(jù)悉，天津理工大學集成電路科學與工程學院青年教師李培與中國科學技術大學、北京計算科學研究中心及匈牙利維格納物理研究中心合作，創(chuàng)新性地采用低溫烯烴分子化學修飾方法，在碳化硅表面構建出一層有機碳鏈保護層，以此來抑制表面陷阱態(tài)對色心量子比特的干擾，維持材料電學結構穩(wěn)定，從而改善量子比特退相干與熒光閃爍問題，有效提升量子傳感器的靈敏度與穩(wěn)定性。
基于該成果，量子傳感器的室溫下穩(wěn)定性得到有效提升，同時激發(fā)、發(fā)射波段落在近紅外生物窗口，避免了被生物體內(nèi)水和有機分子吸收的問題，具有低吸收、低背景熒光優(yōu)勢，且對局部電子自旋噪聲響應高度靈敏。這意味著該技術具備在細胞層面病變實時監(jiān)測、體內(nèi)藥物作用路徑追蹤等精準醫(yī)學檢測上具備巨大潛力。
目前，該技術還在進一步推進，相信隨著優(yōu)化過后，未來這項技術將成為量子核磁共振探測、單分子磁共振成像、自由基檢測等前沿領域的重要技術，為我們的健康以及醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入重要力量。
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