利用纳米级金刚石磁强计对脂质双分子层进行无标记相变检测

金刚石中的 NV 中心是一种量子传感器，具有卓越的品质，可用于高灵敏度纳米级 NMR 谱分析和测温。在本研究中，我们利用由小体积 ~ (6 nm)$^{3}$（由 NV 中心深度决定）得到的系综平均核自旋检测，研究脂质双分子层的纳米级相变检测。纳米级 NMR 信号分析确认脂质双分子层厚度为 6.2 nm $\pm$ 3.4 nm，质子密度为 65 proton/nm$^{3}$，验证了金刚石样品表面脂质双分子层的形成。纳米级体积的相关谱学揭示了在 71.8 mT 外加磁场下对应于质子 Larmor 频率的 3.06 MHz 量子振荡。相关谱学的结果与通过蒙特卡洛模拟结合分子动力学模拟结果构建的二维分子扩散模型进行了比较。当温度从 26.5 $^\circ$C 变化到 36.0 $^\circ$C 时，扩散常数从 1.5 $\pm$ 0.25 nm$^{2}$/${\mu}$s 变化到 3.0 $\pm$ 0.5 nm$^{2}$/${\mu}$s。我们的结果表明，利用纳米级金刚石磁强计在无标记测量中同时观察平移扩散和温度的变化是可能的。我们的方法为理解细胞膜相组成与动力学的无标记成像铺平了道路。