由中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授杜江峰領(lǐng)導(dǎo)的中國科學(xué)院微觀磁共振重點實驗室提出并實驗實現(xiàn)了一種基于金剛石氮-空位（NV）色心量子傳感器的新零場順磁共振方法，打破了傳統(tǒng)順磁共振信號強度對熱極化的依賴，將零場順磁共振的空間分辨率從厘米量級提升至納米級，為零場順磁共振的實用化開啟了一條新途徑。該研究成果以Nanoscale zero-field electron spin resonance spectroscopy 為題，發(fā)表在4月19日的《自然-通訊》上[Nature Communications 9, 1563 (2018)]。 rVkHo*Q  
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　　電子順磁共振是當(dāng)代重要的物質(zhì)科學(xué)研究手段。例如，對于自旋標(biāo)記的生物分子樣品，可通過順磁共振技術(shù)獲取分子的動力學(xué)、結(jié)構(gòu)等重要信息。這些信息主要源于電子自旋的精細(xì)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)，它們均可以從順磁共振譜中提取。但是由于磁場的存在，不同取向的分子會有不同的共振峰，從而不可避免地會引起譜線的非均勻展寬，使信息的獲取變得困難。目前技術(shù)發(fā)展的一個方向是通過不斷提高的強磁場來部分去除這種展寬的影響，但存在技術(shù)挑戰(zhàn)且成本高昂。而另一種簡單直接的方式是不加磁場，此時自旋系統(tǒng)的能級結(jié)構(gòu)只取決于系統(tǒng)的內(nèi)稟相互作用，不再與分子取向有關(guān)，原則上可以完全移除非均勻展寬。這種稱之為零場順磁共振的方法在幾十年前就已經(jīng)提出，但是受探測原理限制，傳統(tǒng)順磁共振譜儀的探測靈敏度依賴于磁場大小，在零場下的探測靈敏度極低，往往需要厘米尺寸的樣品量來累積足夠大的熱極化下的磁信號，極大地限制了零場順磁共振方法的應(yīng)用。這導(dǎo)致該方法幾十年來止步不前，并未獲得廣泛應(yīng)用。 CEwG#fZ  
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　　在該工作中，杜江峰團隊針對零場順磁共振目前的困境，另辟蹊徑，采用了高靈敏度的金剛石NV色心量子傳感器和新穎的量子探測方法，來實現(xiàn)零場順磁共振。金剛石NV色心是一種固態(tài)的自旋量子體系，因其在量子調(diào)控方面的優(yōu)秀性質(zhì)，在量子計算和量子精密測量方面有著重要的應(yīng)用前景。尤其是量子精密測量方向，近十年來發(fā)展迅猛，已經(jīng)實現(xiàn)了單個生物分子的非零場順磁共振（杜江峰團隊，Science 347, 1135 (2015)）。NV色心量子傳感器之所以具備如此超高靈敏度的磁探測能力，一方面是因為NV色心尺寸極小（埃量級），可以將NV色心放置得離待測目標(biāo)足夠近（納米量級）；另一方面是因為NV色心采用量子干涉儀的探測原理，可以將微弱的磁信號轉(zhuǎn)化為量子態(tài)的相位信息來讀出，靈敏度非常高�；�于NV色心的微觀磁共振能夠達(dá)到納米級的空間分辨率和單個核自旋的高靈敏度，被認(rèn)為是對傳統(tǒng)磁共振技術(shù)的革命性突破。 vJYy`