科技日報駐德國記者 李山
德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊發(fā)明一種新的顯微鏡——核自旋顯微鏡。它可通過量子傳感器將核磁共振產(chǎn)生的磁信號轉(zhuǎn)換為光信號，并顯示為高分辨率圖像。該技術(shù)為在分子水平上理解微觀世界開辟新的可能性。研究成果發(fā)表在新一期《自然·通訊》雜志上。
磁共振成像（MRI）技術(shù)可利用磁場創(chuàng)建人體器官和組織的詳細圖像。MRI設(shè)備會產(chǎn)生非常強的磁場，與體內(nèi)氫核的微小磁場相互作用。由于氫原子在不同類型的組織中以特定的方式分布，因此可區(qū)分器官、關(guān)節(jié)、肌肉和血管。但如果想了解單細胞內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)中發(fā)生的情況，人們就需要新的方法。
此次團隊把MRI技術(shù)擴展到更加微觀的領(lǐng)域。新方法的核心部件是一種由人造金剛石制成的量子傳感器。金剛石中的氮空位中心可測量納米級磁場。這種在原子水平上專門制備的金剛石可用作MRI磁場的高靈敏度量子傳感器。
量子傳感器可將磁共振信號轉(zhuǎn)換為光信號。當(dāng)受到激光照射時，它會產(chǎn)生包含MRI信息的熒光信號。該信號由高速攝像機記錄，可獲得分辨率達到0.1微米的微觀圖像。
新顯微鏡未來甚至可看到單個細胞結(jié)構(gòu)，潛在的應(yīng)用前景廣闊。例如在癌癥研究中可獲得對腫瘤生長和擴散的新見解；在藥物研究中，可在分子水平上有效測試和優(yōu)化活性成分；在材料科學(xué)領(lǐng)域，可用于分析薄膜材料或催化劑的化學(xué)成分。
