天津理工大学在生物量子探测领域取得新突破

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 陈欣然 通讯员 唐思易）量子传感器凭借其极高的探测灵敏度，被誉为“纳米世界的听诊器”。然而，传统基于金刚石氮空位中心（NV center）的体系通常依赖强激光激发或低温环境，在生物应用场景中还可能引发光热效应等干扰，限制了其在复杂生理条件下的稳定应用。针对上述问题，天津理工大学科研团队选用具有良好生物相容性的碳化硅（SiC）材料，围绕其中的浅层双空位色心量子比特开展研究，通过分子级烷烯（alkene）表面修饰策略，在材料表面构筑稳定的“钝化保护层”，实现了对表面态的精准化学调控。相关成果近日发表于《自然·材料》（Nature Materials）。

据介绍，该方法有效抑制了表面缺陷带来的退相干与荧光闪烁问题，显著提升了浅层色心的光学信号质量与自旋稳定性，使器件在室温条件下仍保持优异的量子探测性能。实验结果表明，经表面烷烃化修饰后，器件在室温下的光稳定性与自旋相干时间均得到显著提升，磁场探测灵敏度达到约13nT/√Hz。该研究通过表面分子工程优化碳化硅量子比特体系，实现了室温环境下高稳定性与生物惰性兼具的量子传感器，为量子器件在生命科学与生物医学场景中的应用提供了关键技术路径。