生物體內(nèi)富含可以產(chǎn)生磁信號的自旋,各種生命活動往往也伴隨著磁信號的產(chǎn)生或變化,如神經(jīng)信號的傳導(dǎo)。因些,在微觀尺度測量生物體內(nèi)的磁信號具有重大的科學(xué)意義,可以讓我們更加深刻地認(rèn)識一些生命現(xiàn)象的本質(zhì)。可用于活體磁探測的傳統(tǒng)核磁共振只能測量毫米量級的系綜樣品,無法對單細(xì)胞甚至單分子尺度的微觀對象經(jīng)行檢測。近些年新興的光探測磁共振磁共振技術(shù),利用金剛石中的氮-空位缺陷中心（nitrogen-vacancy center,以下簡稱NV色心）作為量子傳感器,既可用于活細(xì)胞,又可以進(jìn)行單分子磁共振。同時,NV色心可以在納米金剛石中穩(wěn)定存在,而納米金剛石具有低細(xì)胞毒性,可以進(jìn)入活細(xì)胞內(nèi),再結(jié)合光鑷技術(shù)的高精度空間操控,是目前最有希望進(jìn)行活細(xì)胞內(nèi)單分子尺度磁探測的手段。基于這個實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),我們搭建了光探測磁共振與光鑷聯(lián)合平臺。本文第一章簡單介紹了光探測磁共振技術(shù)和光鑷技術(shù)的發(fā)展背景;第二、三章分別闡明了兩種技術(shù)的原理,以及平臺的搭建情況;第四章主要講述了我們在聯(lián)合平臺上做的一些測試;最后第五章是對平臺搭建工作的總結(jié)以及對后續(xù)實(shí)驗(yàn)的展望。 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１ＮＶ色心（ａ）ＮＶ色心的結(jié)構(gòu)．黑色點(diǎn)表示Ｃ原子，藍(lán)色點(diǎn)表示Ｎ原子，白色點(diǎn)表示??Ｎ原子鄰位空位；（ｂ）ＮＶ色心的能級．綠色箭頭表示用５３２ｎｍ激光將ＮＶ色心電子由基??態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，紅色實(shí)箭頭表示激發(fā)態(tài)電子通過熒光輻射回到基態(tài)，紅色虛箭頭表示??激發(fā)態(tài)電子通過丨ＳＣ回到基態(tài)；（ｃ）ＮＶ色心不同自旋態(tài)對激光的響應(yīng)．紅色點(diǎn)?

ｓｓ泵浦，是本工作的重點(diǎn)。與傳統(tǒng)的Ｔｈｏｕｌｅｓｓ栗浦類似，Ｑ／ＢＣ７來自于??一個泵浦周期中小的準(zhǔn)絕熱效應(yīng)的累積。Ｑ／ａ項(xiàng)是非拓?fù)涞�，并且可以不斷變化�??它由＜？１丨４丨７７１〉丨１：＝（）和能隙￡１？１－￡１７１決定。對應(yīng)到二能帶模型中的泵浦參數(shù)０（１：），??＜ｎＫ｜ｍＭＴ＝０相當(dāng)于［郵（Ｔ）／ｄＴ］｜Ｔ＝〇，可以用泵浦的打開速率來調(diào)控。而能隙可以??（ａ）?Ｆ?鯊一、?（ｂ）?｜￡??：ｎ?：?Ｃ７Ｔ?＋?Ｉ７１?：?：?ｊ?ｊＳｓｊ：?ｓ?＾ＩＢＣ??背＇七智??圖３初態(tài)帶間相干導(dǎo)致廣義Ｔｈｍｉｌｅｓｓ泵浦的圖解能帶色散關(guān)系由能量Ｅ??和準(zhǔn)動量ｆｃ繪制，ｒ表示一個絕熱周期，Ｔ表示歸一化時間．（ａ）初態(tài)無帶間相??干，能帶布居度在一周期演化后發(fā)生１／ｒ２量級改變，輸運(yùn)電荷（＾和仏由兩??個能帶分別貢獻(xiàn)；（ｂ）初態(tài)有帶間相干，能帶布居度在一周期演化后發(fā)生ｉ／ｒ??量級改變，其在ｒ上的積累產(chǎn)生了??１０??

行讀出，收??集的熒光相當(dāng)于對ａｚ的測量，結(jié)合微波脈沖，這個效果相當(dāng)于對ｌ；（ｆｃ，Ｔｅ）／｜｜ｌ；丨丨進(jìn)??Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??Ｌａｓｅｒ????■■■■■■??Ｃｏｕｎｔｅｒ—?－．．．．．．—?—?－????－—－?—■——??ｍｗ??—??????＼ｚ?ｔｚ?＼ｚ??＾，０）?，ｃｏｓ＾?．．??＾（ｒ）?Ｚ、＼??ｘ／?＼?ｘ／?ｘ／?Ｖ?（ｋ，??圖４量子調(diào)控和測量序列單次實(shí)驗(yàn)分為初態(tài)制備、演化和測量三個序列部分？初態(tài)制??備序列包括ＮＶ的極化（綠色）和微波操控制備初態(tài)（橘黃色）；演化序列即一段微波脈沖??（藍(lán)色），量子比特在微波場作用下演化；測量序列包括ＮＶ極化（綠色）和極化過程中的??熒光計(jì)數(shù)窗口（紅色）．橢球表示參數(shù)空間，球形表示布洛赫球，各矢量方向如圖中所示．??１２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]“鉆石鑰匙”開啟單分子磁共振研究之門[J]. 張琪,石發(fā)展,杜江峰.  物理. 2015(09)



本文編號：3457012