用于生物信号感知的金刚石氮空位中心磁强计优化
量子物理
2022-06-09 v2 应用物理
生物物理
光学
摘要
对生物过程（如神经中动作电位传播）信号的感知，对于临床诊断和基本生理理解至关重要。可使用成熟的电生理学技术，通过将传感器探针放置于活体样本或离体组织附近或内部来进行电学感知。然而，这些电探针技术空间分辨率差，且难以轻易触及活体内深层组织，尤其是脑内组织。另一种方法是检测电信号通过所诱导的磁场，从而在无直接电接触的情况下给出等效读出。此类测量目前使用体积大且昂贵的超导传感器进行，空间分辨率亦差。替代方案是使用金刚石中的氮空位（NV）中心，其有望实现生物相容性且高灵敏度而无需低温冷却。本工作中，我们展示了利用 NV 中心的生物磁强计进展，使用为生物测量设计的装置在直流/低频范围内实现了约 100 pT/ 的磁场灵敏度。研究并优化了该装置与活体样本（小鼠脑切片）的生物相容性，并展示了利用脉冲磁强计方案提升灵敏度的进展。除块体磁强计研究外，还探究了 NV 系综宽场荧光成像中的系统性伪影。
引用
@article{arxiv.2004.02279,
title = {Optimisation of a diamond nitrogen vacancy centre magnetometer for sensing of biological signals},
author = {James Webb and Luca Troise and Nikolaj W. Hansen and Jocelyn Achard and Ovidiu Brinza and Robert Staacke and Michael Kieschnick and Jan Meijer and Jean-François Perrier and Kirstine Berg Sørensen and Alexander Huck and Ulrik Lund Andersen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.02279},
year = {2022}
}