光探测磁共振与光镊联合平台的搭建与测试

发布时间：2021-10-25 08:20

　　生物体内富含可以产生磁信号的自旋,各种生命活动往往也伴随着磁信号的产生或变化,如神经信号的传导。因些,在微观尺度测量生物体内的磁信号具有重大的科学意义,可以让我们更加深刻地认识一些生命现象的本质。可用于活体磁探测的传统核磁共振只能测量毫米量级的系综样品,无法对单细胞甚至单分子尺度的微观对象经行检测。近些年新兴的光探测磁共振磁共振技术,利用金刚石中的氮-空位缺陷中心（nitrogen-vacancy center,以下简称NV色心）作为量子传感器,既可用于活细胞,又可以进行单分子磁共振。同时,NV色心可以在纳米金刚石中稳定存在,而纳米金刚石具有低细胞毒性,可以进入活细胞内,再结合光镊技术的高精度空间操控,是目前最有希望进行活细胞内单分子尺度磁探测的手段。基于这个实验目标,我们搭建了光探测磁共振与光镊联合平台。本文第一章简单介绍了光探测磁共振技术和光镊技术的发展背景;第二、三章分别阐明了两种技术的原理,以及平台的搭建情况;第四章主要讲述了我们在联合平台上做的一些测试;最后第五章是对平台搭建工作的总结以及对后续实验的展望。 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１ＮＶ色心（ａ）ＮＶ色心的结构．黑色点表示Ｃ原子，蓝色点表示Ｎ原子，白色点表示??Ｎ原子邻位空位；（ｂ）ＮＶ色心的能级．绿色箭头表示用５３２ｎｍ激光将ＮＶ色心电子由基??态激发到激发态，红色实箭头表示激发态电子通过荧光辐射回到基态，红色虚箭头表示??激发态电子通过丨ＳＣ回到基态；（ｃ）ＮＶ色心不同自旋态对激光的响应．红色点?

ｓｓ泵浦，是本工作的重点。与传统的Ｔｈｏｕｌｅｓｓ栗浦类似，Ｑ／ＢＣ７来自于??一个泵浦周期中小的准绝热效应的累积。Ｑ／ａ项是非拓扑的，并且可以不断变化，??它由＜？１丨４丨７７１〉丨１：＝（）和能隙￡１？１－￡１７１决定。对应到二能带模型中的泵浦参数０（１：），??＜ｎＫ｜ｍＭＴ＝０相当于［邮（Ｔ）／ｄＴ］｜Ｔ＝〇，可以用泵浦的打开速率来调控。而能隙可以??（ａ）?Ｆ?鲨一、?（ｂ）?｜￡??：ｎ?：?Ｃ７Ｔ?＋?Ｉ７１?：?：?ｊ?ｊＳｓｊ：?ｓ?＾ＩＢＣ??背＇七智??图３初态带间相干导致广义Ｔｈｍｉｌｅｓｓ泵浦的图解能带色散关系由能量Ｅ??和准动量ｆｃ绘制，ｒ表示一个绝热周期，Ｔ表示归一化时间．（ａ）初态无带间相??干，能带布居度在一周期演化后发生１／ｒ２量级改变，输运电荷（＾和仏由两??个能带分别贡献；（ｂ）初态有带间相干，能带布居度在一周期演化后发生ｉ／ｒ??量级改变，其在ｒ上的积累产生了??１０??

行读出，收??集的荧光相当于对ａｚ的测量，结合微波脉冲，这个效果相当于对ｌ；（ｆｃ，Ｔｅ）／｜｜ｌ；丨丨进??Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??Ｌａｓｅｒ????■■■■■■??Ｃｏｕｎｔｅｒ—?－．．．．．．—?—?－????－—－?—■——??ｍｗ??—??????＼ｚ?ｔｚ?＼ｚ??＾，０）?，ｃｏｓ＾?．．??＾（ｒ）?Ｚ、＼??ｘ／?＼?ｘ／?ｘ／?Ｖ?（ｋ，??图４量子调控和测量序列单次实验分为初态制备、演化和测量三个序列部分？初态制??备序列包括ＮＶ的极化（绿色）和微波操控制备初态（橘黄色）；演化序列即一段微波脉冲??（蓝色），量子比特在微波场作用下演化；测量序列包括ＮＶ极化（绿色）和极化过程中的??荧光计数窗口（红色）．椭球表示参数空间，球形表示布洛赫球，各矢量方向如图中所示．??１２??

【参考文献】：
期刊论文
[1]“钻石钥匙”开启单分子磁共振研究之门[J]. 张琪,石发展,杜江峰.  物理. 2015(09)



本文编号：3457012