本报讯 中国科大中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、石发展、孔飞等人利用单个纳米金刚石内部的氮-空位（NV ）色心进行量子传感，克服颗粒随机转动问题，在原位条件下探测到溶液中顺磁离子的磁共振谱。该项研究成果发表于《自然·通讯》。

在生理原位条件下对分子进行探测解析，是生命科学领域的一个重要目标。只有在生理原位条件下对生物分子进行观察，才能获知其实现生理功能时的构象变化等信息，帮助解决细胞信号通路、药物靶点识别等重要问题。

此次研究中，研究团队设计幅度调制序列，用这种序列会在NV色心上产生一系列等间隔的能级，间隔大小只由调制频率决定，与有效操控场强度无关。当NV色心的能级与被测目标的能级匹配时，便会发生共振，使NV色心的状态发生改变。通过扫描调制频率，便可以获取目标的磁共振谱，谱峰位置不再受NV色心的空间取向影响。进一步地在原位条件下，对纳米金刚石所处溶液环境中的离子进行顺磁共振谱测量，结果从原理上证明了用纳米金刚石中的NV色心实现细胞内生理原位磁共振探测是可行的。

本工作所探测的氧钒离子本身具有生物学功能，用运动的单个纳米金刚石所测到顺磁共振谱可分析获取氧钒离子的超精细常数，今后有可能用于推断氧钒离子所处的局域环境。未来通过改善微波辐射结构效率、提升纳米金刚石性质等方法，将能进一步提升测量速度，将这一方法推向实际应用。该研究团队此前已经实现固态环境单分子磁共振检测，通过技术提升，将检测条件放宽至水溶液环境，这项工作又进一步推进至原位环境，该方向系统性的研究成果逐步向着实现细胞原位的单分子尺度微观磁共振迈进。

中国科学院微观磁共振重点实验室博士研究生秦卓杨、王哲成为该论文的共同第一作者，杜江峰院士、石发展教授和孔飞特任研究员为共同通讯作者。     

（中国科学院微观磁共振重点实验室  物理学院  中国科学院量子信息和量子科技创新研究院）