量子科技中心_量科网

该研究团队报告了一种CMOS集成量子钻石生物传感平台的研发进展，该平台将钻石中的氮空位（NV）中心与定制的40纳米CMOS单光子雪崩二极管（SPAD）阵列相结合。该系统整合了片上主动淬灭与数字读出功能，配合基于外部FPGA的光子计数、紧凑型微波发射装置以及实用的光学激发与收集方案，可支持宽场光学检测磁共振（ODMR）。研究人员从生物兼容性与可扩展性角度出发，系统分析了荧光收集效率、探测器计数率能力及微波均匀性等系统级设计要素。 以超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPION）标记的HEK293T细胞作为典型应用案例，简单偶极场估算表明需要低于μT量级的灵敏度才能分辨典型系综线宽内的ODMR位移。基于所提出的架构与效率分析，预计每个像素可实现约90 nT/√Hz的磁场灵敏度。这些成果为从光学组件繁多的量子钻石显微镜转向紧凑型CMOS集成NV生物传感器指明了实用化路径，未来有望在复杂生物环境中实现定量磁成像。