基于氮-空位单电子自旋探针的微观核磁共振技术取得阶段 ...

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http://www.hfnl.ustc.edu.cn/2013/0210/3784.html


基于氮-空位单电子自旋探针的微观核磁共振技术取得阶段性重要突破

2013-02-10 14:49:01 来源:合肥微尺度物质科学国家实验室

近日,我室杜江峰教授研究组与德国斯图加特大学的J. Wrachtrup教授组合作,成功实现了(5nm) 3 体积

样品质子信号的检测,取得微观核磁共振技术的突破性进展。该实验利用掺杂金刚石中距表面7纳米深度的氮

-空位单电子自旋作为原子尺度磁探针,分别实现了(5nm) 3 体积液体和固体有机样品中质子信号的检测,

其中包括的质子总数为一万个,其产生的磁信号强度相当于100个统计极化的核自旋。此实验为微观磁共振技

术的应用奠定了坚实的基础。该研究成果于2月1日发表在国际权威学术期刊《科学》杂志上[Science 339, 56

1 (2013)]。

自旋在物质中广泛存在,因而自旋磁共振技术能够用来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构

上的信息,是当代科学中最为重要的物质探索技术之一。一般的自旋磁共振谱仪基于系综探测原理,它的测

试对象是含有百亿个以上相同自旋的系综样品。然而,近年来随着物质科学探索的不断深入,人们开始逐渐

从统计平均测量向直接探测单量子的信息迈进。在自旋磁共振领域,实现微观磁共振,甚至单自旋磁共振是

这一方向发展的极为重要的科学目标。为实现这一科学目标,杜江峰教授及其合作者选取了基于掺杂金刚石

中氮-空位(NV)对的固态单自旋作为探针,代替传统的电探测方式,用基于此体系单自旋态制备成量子干涉

仪,将微观自旋体系产生的弱磁信号转为干涉仪的相位,从而实现高灵敏度的信号检测。

在双方及其他合作者在相关领域已有的研究基础上,中德科学家经过两年多的努力,逐步解决了此实验

成功所需的关键技术:近表面NV的制备和处理(Wrachtrup's group, NJP 12, 065017, 2010)及动力学解耦(Du's

group, Nature 461, 1265, 2009)。这两项技术是首次成功实现(5nm) 3 体积液体和固体有机样品中质子信号

检测不可或缺的基础。

2月1日出版的同期《科学》杂志上[Science 339, 561 (2013)],还发表了另一篇类似工作[Science 339, 55

7 (2013)],这是由美国IBM的D. Rugar和美国加利福尼亚大学圣芭芭拉的D. Awschalom合作完成的,他们同

样利用NV磁探针,成功实现了(24nm) 3 体积有机样品的核磁信号的检测。本期杂志上,由P. Hemmer撰写的

评论称,此两项工作“利用基于钻石的纳米磁强计,有效的减小了磁共振成像(MRI)的可探测体积到单个蛋白质

分子水平。”[Science 339, 529 (2013)]http://www.hfnl.ustc.edu.cn/2013/0210/3784.html


基于氮-空位单电子自旋探针的微观核磁共振技术取得阶段性重要突破

2013-02-10 14:49:01 来源:合肥微尺度物质科学国家实验室

近日,我室杜江峰教授研究组与德国斯图加特大学的J. Wrachtrup教授组合作,成功实现了(5nm) 3 体积

样品质子信号的检测,取得微观核磁共振技术的突破性进展。该实验利用掺杂金刚石中距表面7纳米深度的氮

-空位单电子自旋作为原子尺度磁探针,分别实现了(5nm) 3 体积液体和固体有机样品中质子信号的检测,

其中包括的质子总数为一万个,其产生的磁信号强度相当于100个统计极化的核自旋。此实验为微观磁共振技

术的应用奠定了坚实的基础。该研究成果于2月1日发表在国际权威学术期刊《科学》杂志上[Science 339, 56

1 (2013)]。

自旋在物质中广泛存在,因而自旋磁共振技术能够用来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构

上的信息,是当代科学中最为重要的物质探索技术之一。一般的自旋磁共振谱仪基于系综探测原理,它的测

试对象是含有百亿个以上相同自旋的系综样品。然而,近年来随着物质科学探索的不断深入,人们开始逐渐

从统计平均测量向直接探测单量子的信息迈进。在自旋磁共振领域,实现微观磁共振,甚至单自旋磁共振是

这一方向发展的极为重要的科学目标。为实现这一科学目标,杜江峰教授及其合作者选取了基于掺杂金刚石

中氮-空位(NV)对的固态单自旋作为探针,代替传统的电探测方式,用基于此体系单自旋态制备成量子干涉

仪,将微观自旋体系产生的弱磁信号转为干涉仪的相位,从而实现高灵敏度的信号检测。

在双方及其他合作者在相关领域已有的研究基础上,中德科学家经过两年多的努力,逐步解决了此实验

成功所需的关键技术:近表面NV的制备和处理(Wrachtrup's group, NJP 12, 065017, 2010)及动力学解耦(Du's

group, Nature 461, 1265, 2009)。这两项技术是首次成功实现(5nm) 3 体积液体和固体有机样品中质子信号

检测不可或缺的基础。

2月1日出版的同期《科学》杂志上[Science 339, 561 (2013)],还发表了另一篇类似工作[Science 339, 55

7 (2013)],这是由美国IBM的D. Rugar和美国加利福尼亚大学圣芭芭拉的D. Awschalom合作完成的,他们同

样利用NV磁探针,成功实现了(24nm) 3 体积有机样品的核磁信号的检测。本期杂志上,由P. Hemmer撰写的

评论称,此两项工作“利用基于钻石的纳米磁强计,有效的减小了磁共振成像(MRI)的可探测体积到单个蛋白质

分子水平。”[Science 339, 529 (2013)]
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这里不少料
我室为党的十八大提供量子通信技术保障 中共中央办公厅相关部门专门发

2013-01-08 17:17:35 来源:中国科大新闻中心

日前,中共中央办公厅相关部门给中国科学技术大学发来感谢信,感谢我室潘建伟院士量子通信项目组

以高度的政治责任感和饱满的工作热情投入到党的十八大信息与通信保障工作中,部署的量子加密电话网、

量子加密数据传输设备为大会顺利召开提供了新一代的安全通信技术保障,收到了良好效果,受到各级领导

的一致好评。

党的十八大是我国政治生活中的一件大事,举国关注、

中之重。我室潘建伟院士领导的团队在为2009年国庆60周年阅兵构筑的“量子通信热线”运行稳定、

并得到有关部门和领导的高度肯定和评价的基础上,在党的十八大召开之际,继续为关键数据传输的万无一

失提供基于量子安全的技术支撑,使命光荣、

和中科院量子技术与应用研究中心在山东省政府的支持下,联合成立了由科学院詹文龙副院长和山东省孙伟

常务副省长为成员的项目工作领导小组,并组建了项目工作推进小组,指导山东量子科学技术研究院有限公

司和安徽量子通信技术有限公司具体实施。

期间,量子通信设备运行稳定,性能完全满足大会相关信息通信工作的需要。这项工作证明,我室潘建伟团

队已经具备了在关键信息安全领域部署量子通信应用的能力,也标志着这一新兴前沿技术正在加速迈向实用

阶段。

这项工作得到了中国科学院、山东省和安徽省领导的高度重视与支持。党的十八大召开期间,中科院院

长白春礼、副院长詹文龙、秘书长邓麦村等,山东省省委书记姜异康、

市委书记王敏、科技厅厅长翟鲁宁等,安徽省省长李斌、

书记许武等,分别到量子通信技术保障现场调研,与中共中央办公厅相关部门的领导共同听取项目汇报并慰

问项目组全体科研与技术人员。参加活动的还有中科院办公厅主任李婷、

目工作推进小组组长中国科大副校长陈晓剑、

兵、赵勇与中国科大发展规划处处长戚巍等也参与了本次活动的保障工作。



(中国科大发展规划处、党政办公室)


http://www.hfnl.ustc.edu.cn/2013/0108/3722.html
看来经费不成问题丁
这个牛,即懂材料又懂磁共振
量子通信已经进入实用状态了?