基于核自旋波函数指纹的单分子埃分辨率磁共振成像
量子物理
2016-08-31 v3
摘要
核磁共振(NMR)的单分子灵敏度和磁共振成像(MRI)的埃分辨率是磁显微术中的最高挑战。近期动力学解耦(DD)增强的金刚石量子传感的发展已实现单核NMR和纳米级NMR。与常规NMR和MRI类似，当前基于DD的量子传感利用目标核自旋的频率指纹。频率指纹就其本质无法分辨具有相同噪声频率的不同核自旋，也无法区分核自旋团簇中不同类型的关联，这限制了单分子MRI的分辨率。本文表明，这一限制可通过使用目标核自旋的波函数指纹来克服，后者对目标与传感器在共振DD控制下的弱超精细相互作用比频率指纹敏感得多。我们展示了一种埃分辨率MRI方案，能够计数并单独定位相同频率的单核自旋，以及表征核自旋团簇中的关联。靠近金刚石表面的氮空位中心自旋传感器，若在不久的将来通过表面工程改善相干时间，可用于以埃分辨率确定同位素标记单分子的位置和构象。本工作提出的方案提供了一种打破常规MRI中由频率梯度设定的分辨率极限并达到埃尺度分辨率的方法。
引用
@article{arxiv.1510.04081,
title = {Angstrom-resolution magnetic resonance imaging of single molecules via wavefunction fingerprints of nuclear spins},
author = {Wen-Long Ma and Ren-Bao Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.04081},
year = {2016}
}
备注
44 pages, 6 figures,1 table