Спектрометр оптического магнитного резонанса CIQTEK (ODMR) представляет собой экспериментальную платформу, основанную на спиновом магнитном резонансе центра азота-вакансии (NV-центра). Управляя основными физическими величинами, такими как оптика, электричество и магнетизм, он осуществляет манипулирование и считывание NV-центра в алмазе.
По сравнению с традиционным парамагнитным резонансом и ядерным магнитным резонансом он имеет преимущества длительного времени когерентности, мощных манипуляций и интуитивно понятных результатов экспериментов по коллапсу.
Изготовление высококачественных алмазных зондов, включая выращивание сверхчистого алмаза, ионную инъекцию и процесс микронанообработки, освоение основного процесса подготовки времени когерентности и высокостабильных алмазных датчиков.
Сверхвысокое пространственное разрешение для прецизионного измерения магнитного поля, электрического поля и температуры в нанометровом масштабе.
Высокоточное манипулирование. Благодаря компонентам широкополосной микроволновой модуляции с точностью до 50 пикосекунд для достижения малошумящего, эффективного и быстрого когерентного управления вращением.
Можно проводить длительные эксперименты без присмотра. Интеллектуальное программное обеспечение управления и система сбора сигналов, включая автоматический эксперимент центра цвета, автоматическую калибровку оптического пути, автоматическую регулировку магнитного поля и т. д.
Приложения в спектральном анализе и структурном анализе
Оптически детектируемый магнитно-резонансный спектрометр (ODMR) CIQTEK может применяться для анализа структуры и функций биологических макромолекул, визуализации одиночных молекул, субклеточной визуализации, сортировки клеток и т. д., а шкала измерения охватывает порядок от нанометров до микрометров.
- Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) для одного белка и отдельной молекулы
ЭПР (ЭПР)-спектроскопию отдельных белковых молекул в условиях окружающей среды изучали путем анализа взаимодействия NV-центра и внешних электронных спинов. Измерение материалов на наноуровне или даже на уровне одного спина может получить информацию, скрытую средним статистическим значением ансамбля, чтобы понять структуру и свойства материалов более фундаментально.
- Наномасштабный ядерный магнитный резонанс
В области одномолекулярного ЯМР в последние годы достигнут быстрый прогресс. В 2016 г. с помощью этого метода были получены ЯМР-спектры отдельных белков. С развитием технологий разрешение химического сдвига значительно улучшилось. Можно достичь разрешения 1 Гц (объем образца: пиколитр) и реализовать ЯМР в масштабе одной ячейки.
- Обнаружение температуры, магнитного поля, потенциала действия в живых клетках
Применение NV-центра в алмазных наночастицах для отслеживания живых клеток в режиме реального времени может обеспечить наномасштабное локальное измерение температуры, мониторинг локальных изменений температуры в активных состояниях, таких как раковые клетки, и обратную связь об их физиологическом состоянии. Применение центров окраски NV для обнаружения потенциалов действия одиночных нейронов червей заложило основу для применения этой технологии в области нейробиологии. Визуализация магнитного поля магнитотактических бактерий осуществляется за счет использования магнитных свойств NV-центров.