量子鉆石單自旋譜儀

量子鉆石單自旋譜儀是一臺以 NV 色心自旋磁共振為原理的量子實驗平臺。該譜儀通過控制光、電、磁等基本物理量，實現(xiàn)對鉆石中氮—空位（NV）色心發(fā)光缺陷的自旋進行量子操控與讀出，與傳統(tǒng)順磁共振、核磁共振相比，具有初態(tài)是量子純態(tài)、自旋量子相干時間長、量子操控能力強大、量子塌縮測量實驗結(jié)果直觀等獨特優(yōu)勢。

量子鉆石單自旋譜儀具有超高靈敏度與納米級超高分辨率，可以完成單分子、單細胞的微觀磁共振譜學和成像，同時可以運行在室溫大氣條件下，對于生物樣品有良好的兼容性。該譜儀具備高保真度量子自旋態(tài)調(diào)控技術(shù)，通過自主研發(fā)的50 ps 時間精度脈沖發(fā)生器以及寬帶高功率微波調(diào)制器件，能夠?qū)崿F(xiàn)對自旋低噪聲、高效、快速的量子相干操控。與譜儀配套的高智能化控制與信號采集軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)自動光路調(diào)節(jié)、自動磁場調(diào)節(jié)以及長時間的無人值守自動測樣實驗，是科
研實驗的最好搭檔。公司同時具有完善的高品質(zhì)金剛石 NV 色心制備工藝，可以自主制備長相干時間、高穩(wěn)定度的金剛石NV 色心。

產(chǎn)品優(yōu)勢
1
完善的金剛石 NV 色心制備技術(shù)，包括超純金剛石的生長、離子注入和微納加工工藝，掌握
制備長相干時間、高穩(wěn)定度金剛石 NV 色心的核心工藝。

2
高保真度量子自旋態(tài)調(diào)控技術(shù)，自主研發(fā)的具備 50 皮秒時間精度寬帶高功率微波調(diào)制部件，實現(xiàn)對自旋低噪聲、高效、快速的量子相干操控。

3
超高空間分辨率，可實現(xiàn)納米級尺度磁場、電場、溫度的量子精密測量。

4
可進行長時間無人值守實驗，智能化儀器控制與信號采集系統(tǒng)，包括光路自動校準，磁場自動調(diào)節(jié)等。

應用方向

量子鉆石單自旋譜儀在譜學分析及結(jié)構(gòu)解析中的應用
量子鉆石單自旋譜儀可應用于解析生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、單分子磁共振、亞細胞磁共振、細胞分選等領(lǐng)域，測量尺度橫跨納米到微米量級。

單蛋白等單分子電子順磁共振
利用 NV 色心與外界電子自旋的相互作用，實現(xiàn)了在室溫大氣環(huán)境下，單個蛋白質(zhì)分子的電子順磁共振譜學研究。實現(xiàn)納米尺度甚至單自旋水平對微觀物質(zhì)單元的測量，可以獲取被系綜統(tǒng)計平均所掩蓋的個體信息，從而更本質(zhì)地理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。

納米尺度核磁共振
單分子核磁共振領(lǐng)域，這幾年進展飛速。2016 年，運用該技術(shù)測到單個蛋白整體的核磁共振譜圖；目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，化學位移分辨率得到極大提高，已可實現(xiàn) 1 Hz 的分辨率（pL 量級樣品），實現(xiàn)單個細胞尺度的核磁共振。

活體細胞溫度、磁場、動作電位探測
應用含 NV 的金剛石納米顆粒實時跟蹤活體細胞，可實現(xiàn)納米尺度的局部溫度測量，從而監(jiān)測癌細胞等活性狀態(tài)時候的局部溫度變化，反饋其生理狀況。
應用 NV 色心，實現(xiàn)蠕蟲單個神經(jīng)元動作電位的探測，為該技術(shù)在神經(jīng)科學領(lǐng)域的應用奠定了基礎。
應用 NV 色心的測磁特性，實現(xiàn)對趨磁細菌的磁場成像。