近日，慕尼黑工业大学(TUM)的研究团队在显微镜技术领域取得了重大突破，成功研发出一种全新的核自旋显微镜。这一创新技术能够将核磁共振的磁信号可视化，并通过量子传感器将信号转换成光，实现极高分辨率的光学成像。相关研究成果已在《自然通讯》杂志上发表。
据量子传感教授、迈阿密量子科学与技术卓越中心(MCQST)研究员Dominik Bucher介绍，这种新型核自旋显微镜所使用的量子传感器能够将磁信号转换为光信号，这些信号随后被捕获并显示为图像。这一技术的突破，为磁共振成像(MRI)扫描仪带来了全新的成像方法，极大地提升了成像的细节和清晰度。
该技术的核心在于一个微小的钻石芯片。这颗经过特殊原子级处理的钻石芯片，可作为MRI磁场的高强度量子传感器。当钻石芯片受到激光照射时，它会发出包含MRI信号信息的荧光信号。这一信号被高速捕获并绘制成图像，从而实现了图像分辨率的显著提升。据悉，新型MRI显微镜的分辨率已达到千万分米级别，未来甚至有望看到单个细胞的结构。
核自旋显微镜具有广泛的实际应用前景。在癌症研究中，该技术可以详细检查单个细胞，为肿瘤的生长和扩散提供新的研究视角。在药物研究领域，核自旋显微镜可用于在分子水平上有效测试和优化活性成分，加速新药研发进程。此外，在材料科学领域，该技术也展现出极大的潜力，可用于分析薄膜材料或催化剂的化学成分等。
目前，该团队已为其开发申请了专利，并计划进一步开发和完善这一技术，以期使其速度更快、更精确。从长远来看，核自旋显微镜有望成为医学诊断和研究的标准工具，为从分子水平理解世界开辟全新的可能性。第一作者Karl D. Briegel强调：“量子物理和成像的融合，将为科学研究带来革命性的变革。”
