最近，来自慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员开发出了一种可提高磁成像分辨率的金刚石量子传感器。肿瘤和其他异常过程的发展始于人体细胞内微小的变化，而以往的常规成像方法无法准确地表示这些变化。核磁共振(NMR)是一种被广泛使用的成像方法，它可在不造成损伤的情况下观察组织和结构。核磁共振在医学领域的应用被称为磁共振成像(MRI)，它是依赖于体内氢核磁场与外部强磁场之间的相互作用。根据氢原子的分布可以区分不同类型的组织，从而区分器官、关节、肌肉和血管。

核磁共振方法也被用于观察水和其他元素的扩散，例如探索酶结构或研究电池的原理。然而，现有的核磁共振方法在分析单细胞内的微观结构时存在局限性。为了解决这个问题，慕尼黑工业大学的研究团队创造了一种由合成金刚石制成的量子传感器，这种金刚石富含了特殊的氮原子和碳原子。金刚石层经过处理后会产生一种被称为氮空位色心的缺陷，这种缺陷具有传感所需的独特量子特性。这些色心的量子态能与磁场相互作用，能使核磁共振成像信号转换成具有高空间分辨率的光信号。

在测试中，研究人员将带有微小充满水通道的微芯片放在金刚石量子传感器上，以模拟细胞的微观结构。他们成功分析了水分子在微观结构中的扩散情况。他们计划进一步开发这种方法，以研究单个活细胞、组织切片的微观结构，以及电池应用中薄膜材料的离子迁移率。磁成像技术的这一进步，有望显著提高核磁共振和磁共振成像技术的空间分辨率。(编译:Tmac)