肿瘤的发展始于人体细胞内的微小变化；***小尺度的离子扩散对电池的性能起着决定性作用。到目前为止，传统成像方法的分辨率还不够高，无法详细表示这些过程。由慕尼黑工业大学 (TUM) 领导的团队开发了金刚石量子传感器，可用于提高磁成像的分辨率。

核磁共振 (NMR) 是研究中一种重要的成像方法，可用于在不损坏组织和结构的情况下可视化组织和结构。该技术在医学领域更广为人知的是磁共振成像 (MRI)，将患者转移到桌子上的大磁铁的孔。MRI 设备会产生非常强的磁场，该磁场与体内氢原子核的微小磁场相互作用。由于氢原子以特定方式分布在不同类型的组织中，因此区分器官、关节、肌肉和血管成为可能。核磁共振方法也可用于可视化水和其他元素的扩散。例如，研究通常涉及观察碳或锂的行为，以探索酶或锂的结构。慕尼黑工业大学量子传感教授 Dominik Bucher 表示：“现有的 NMR 方法提供了良好的结果，例如在识别细胞集落中的异常过程时。但如果我们想解释所发生的情况，我们需要新的方法在单细胞内的微观结构中。”

金刚石制成的传感器

研究团队为此目的生产了一种由合成金刚石制成的量子传感器。“我们在生长过程中就已经用特殊的氮和碳原子丰富了为新核磁共振方法提供的金刚石层，”弗劳恩霍夫研究所的 Peter Knittel 博士解释道。应用固体物理研究所 (IAF)。这项工作发表在《科学进展》杂志上。

生长后，电子辐射将单个碳原子从钻石的***晶格中分离出来。由此产生的缺陷本身靠近氮原子，即所谓的氮空位中心。这种空位具有传感所需的特殊量子力学特性。”我们对材料的处理优化了量子态的持续时间，这使得传感器能够测量更长时间，”Knittel 补充道。

量子传感器通过***测试

氮空位中心的量子态与磁场相互作用。“来自样品的 MRI 信号随后被转换为光学信号，我们可以以高空间分辨率检测该信号，”Bucher 解释道。

为了测试该方法，慕尼黑工业大学的科学家们在金刚石量子传感器上放置了一个带有微观充满水通道的微芯片。布赫说：“这使我们能够模拟细胞的微观结构。”研究人员能够成功地分析水的扩散。微观结构中的水分子。

下一步，研究人员希望进一步开发该方法，以研究单个活细胞、组织切片的微观结构或电池应用薄膜材料的离子迁移率。“核磁共振和核磁共振技术能够直接检测弗莱堡大学的马克西姆·扎伊采夫教授说：“原子和分子的迁移性使其与其他成像方法相比具有显着的独特性。” “我们现在找到了一种方法，可以在未来显着提高目前通常被认为不足的空间分辨率。”

Source: phys.org