用于活细胞中超亮自旋探测的量子级纳米金刚石
应用物理
2025-01-07 v2 量子物理
摘要
光学可访问的自旋活性纳米材料作为探测生物样品的量子纳米传感器前景广阔。然而，为这些材料实现生物成像级别的亮度和高质量的自旋特性具有挑战性，阻碍了它们在量子生物传感中的应用。在此，我们展示了通过自旋环境工程（富集无自旋的C 碳同位素并减少替代氮自旋杂质）制备的含有 0.6-1.3 ppm 氮 - 空位（NV）中心的超亮荧光纳米金刚石（NDs）。这些易于引入培养细胞的 NDs 表现出显著窄化的光探测磁共振（ODMR）谱，仅需传统 Ib 型 NDs 十六分之一的微波激发功率即可产生相当的 ODMR 深度。它们显示出平均自旋弛豫时间和（最大值分别为和），分别是 Ib 型的 5 倍和 11 倍。本研究中展示的类体相 NV 自旋特性和明亮荧光显著提高了基于 ND 的量子传感器在生物应用中的灵敏度。
引用
@article{arxiv.2312.17603,
title = {Quantum-grade nanodiamonds for ultrabright spin detection in live cells},
author = {Keisuke Oshimi and Hiromu Nakashima and Sara Mandić and Hina Kobayashi and Minori Teramoto and Hirokazu Tsuji and Yoshiki Nishibayashi and Yutaka Shikano and Toshu An and Masazumi Fujiwara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.17603},
year = {2025}
}