利用NV色心与系留磁性纳米颗粒实现液体的多参数量子传感
该团队提出了一种基于氮空位(NV)中心磁力测量、弛豫测量以及表面固定磁性纳米颗粒的非侵入式多参数液体分析新概念。磁性纳米颗粒通过DNA链锚定在金刚石表面,形成纳米级机械振子,其热驱动运动受周围液体环境的强烈影响。由此产生的时变磁场与近表面NV中心耦合,并通过光探测磁共振或自旋相干时间的变化进行检测。通过对金刚石表面进行空间图案化处理,利用不同长度、序列或化学修饰的DNA连接链功能化特定区域,可将单一液体映射到高维量子响应向量上,而非单一标量可观测值。粘度、分子吸附或化学相互作用的变化会以区域特异性的方式改变磁性纳米颗粒的动力学特性,从而实现在整个表面上的差分传感。该团队阐述了物理传感机制,讨论了相关的标度关系,并利用成熟的宽场NV磁力测量和弛豫测量方法评估了实验可行性。所提出的平台将量子传感与表面异质性相结合,为并行、无标记液体表征提供了一条通用途径。

