量子传感增强型氘核磁共振波谱技术:在低磁场下实现纳米级灵敏度

核磁共振(NMR)波谱技术为分子结构和动力学研究提供了无可比拟的途径,但传统方法受限于微弱信号强度,需要大样本量和高磁场环境。本研究展示了利用金刚石中氮空位(NV)中心实现的纳米级氘(2H)核磁共振波谱技术,成功复现了传统宏观NMR谱中特有的四极粉末线型特征。通过检测纳米尺度探测体积内的统计自旋涨落,该工作在磁场强度比常规NMR低两个数量级的条件下,实现了比感应检测高出6-8个数量级的灵敏度提升。对氘代聚合物和分子固体的温度依赖性测量,以纳米级灵敏度揭示了显著的运动平均效应和相变现象。这种类粉末线型的NV中心氘核磁共振检测技术,为探索纳米尺度乃至单分子水平的分子动力学建立了强大工具——其性能超越了现有大多数波谱技术的极限能力。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-28 15:16

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