金刚石内部(浅灰色)的氮空位(深蓝色)量子探针对金刚石表面上的分子氢进行纳米级核磁共振(NMR)操作。绿色激光控制着探针的量子态，并将其调整为目标核自旋的共振频率。探针对氢原子的核自旋作出反应，并通过发射出的红光提供直接测量。

　　近日，墨尔本大学的研究团队提出了一种非侵袭式分子核自旋检测方法，为新材料和生物技术领域提供了一种新型科学工具。

　　医学与生物学领域的许多研究通常都需借助核磁共振(NMR)波谱，但空间分辨率的问题一直以来都是一个技术性制约瓶颈，且NMR波谱通常需要强大的微波电场。针对这些问题，墨尔本大学Lloyd Hollenberg教授领导的研究团队便提出了一种用量子探针进行纳米级无微波NMR操作的新方法。该研究发表在期刊Nature Communications上。

　　墨尔本大学量子计算与通讯技术中心(CQC2T)的主任Hollenberg介绍到，这种新型的量子探针可以对微型试样进行NMR检测，这是传统机器所不能做到的；而且，新型量子探针技术无需微波电场的应用，从而避免了微波电场对生物试样所造成的分解破坏。

　　NMR的目的是为了对构成分子的原子核的磁信号进行检测；但来自核自旋的信号是非常弱的，传统的NMR机器需要数以百万个核自旋才能检测到信号。

　　但利用金刚石缺陷研制而成的量子探针仅需要几千个自旋，就可以轻松检测到来自核自旋的信号。

　　CQC2T的博士后研究员Alastair Stacey说：目前所用的大型NMR机器所存在的问题主要是检测信号非常弱，而且检测目标和测量设备之间的距离又太大。这就会导致出现两个问题：一是机器只能检测到较大的分子，测量精度大大减弱。二是需要借助强大的微波和磁场来接触试样，这些侵袭式手段会影响甚至破坏生物式样。