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金刚石自旋的应用研究

金刚石晶体中一种类型的自然杂质（被称为氮—空缺中心）具有一个独特的、长寿命的单电子自旋状态，该状态可通过光学手段控制和检测。这种性质可被用来生成“自旋电子”器件，并有可能用在量子信息处理方面。两个小组在本期Nature杂志介绍了这种技术在纳米尺度核磁共振成像方面的应用。Maze等人介绍了利用金刚石自旋的相干控制来进行磁传感的工作。他们发现，从原理上来讲，对纳米-特斯拉磁场（这种磁场基本相当于一个单个质子在10纳米距离处所产生的磁场）进行精确测量是有可能的。Balasubramanian等人介绍了向建立一种利用金刚石自旋进行灵敏的、高分辨率成像方法所迈出的最初几步。他们发现，单个氮—空缺中心的位置可以5纳米的分辨率来确定。在所配发的一篇News & Views文章中，Michael Romalis指出，将这两种方法结合起来，有可能对单个核自旋进行检测和成像，甚至还有可能确定单个分子的结构。因为上面这两个实验都是在室温下进行的，所以我们可以预期这些方法能够应用于生物学研究。