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量子感测新突破 钻石奈米「穿」新衣
 

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2025年05月26日 星期一

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根据phys.org的报导,钻石奈米晶体生物感测器性能不隹的问题,已被芝加哥大学普利兹克分子工程学院 (Pritzker School of Molecular Engineering, PME) 的研究团队解决。他们将细胞生物学、量子计算、传统半导体和高画质电视的知识结合,不仅创造出革命性的新型量子生物感测器,更揭示了长期以来困扰量子材料领域的谜团。

这个《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences) 的论文指出,研究团队受到 QLED 电视技术的启发,透过为钻石纳米粒子包覆一层特殊工程设计的外壳,成功打造出适合活细胞内部使用的量子生物感测器。此举不仅实现了技术突破,也为如何透过改变材料表面来增强其量子特性提供了新的见解。

根据研究,量子位元在钻石奈米晶体中即使在粒子小到可以被活细胞「吸收」(细胞可以吞噬并消化它们而不会排斥)的情况下,也能保持量子相干性。然而,钻石粒子越小,其量子讯号就越弱。

为了解决这个问题,团队从量子点LED电视找到了灵感。QLED 电视使用鲜艳的萤光量子点来呈现丰富饱满的色彩。在早期,这些颜色虽然鲜艳但却不稳定,容易突然熄灭。

然而,由於感测器将进入活体,并非所有外壳都能适用,因此共同研究人员协助开发了一种矽氧??(siloxane)外壳,它既能增强量子特性,又不会让免疫系统察觉异状。

团队发现,添加二氧化矽外壳不仅保护了钻石表面,更从根本上改变了内部的量子行为。材料界面驱动了电子从钻石转移到外壳中。从通常会降低量子相干性的原子和分子中耗尽电子,创造了一种更灵敏、更稳定的方式来读取活细胞的讯号。

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