양자 센서를 기반으로 한 완전히 새로운 유형의 현미경

뮌헨 공과대학(TUM)의 연구자들은 완전히 새로운 현미경 분야인 핵 스핀 현미경을 발명했습니다. 이 팀은 현미경으로 핵 자기 공명의 자기 신호를 시각화할 수 있습니다. 양자 센서는 신호를 빛으로 변환하여 매우 고해상도의 광학 이미징을 가능하게 합니다.

자기공명영상(MRI) 스캐너는 인체의 깊숙한 곳을 살펴보고 장기와 조직의 이미지를 만들어낼 수 있는 능력으로 알려져 있습니다.

Nature Communications 저널에 발표된 새로운 방법은 이 기술을 미세한 세부 사항의 영역까지 확장했습니다.

"사용된 양자 센서는 자기 공명 신호를 광 신호로 변환하는 것을 가능하게 합니다. 이러한 신호는 카메라에 의해 포착되어 이미지로 표시됩니다." 양자 감지 교수이자 뮌헨 퀀텀 과학기술 센터(MCQST)의 연구원인 도미니크 부허는 설명합니다.

다이아몬드 칩이 양자 센서로 작용

새로운 MRI 현미경의 분해능은 천만분의 1미터에 이릅니다. 이는 너무 정밀해서 앞으로 개별 세포의 구조까지도 관찰할 수 있을 것입니다.

새로운 현미경의 핵심은 작은 다이아몬드 칩입니다. 원자 수준에서 특별히 준비된 이 다이아몬드는 MRI 자기장에 대한 고감도 양자 센서 역할을 합니다.

레이저 광선을 조사하면 MRI 신호의 정보가 포함된 형광 신호가 생성됩니다.

이 신호는 고속 카메라로 기록되며 미세한 수준까지 훨씬 더 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다.

다양한 실용적인 응용이 가능하다

자기공명현미경의 잠재적인 활용 분야는 점차 확대되고 있습니다. 암 연구에서 개별 세포를 자세히 조사하여 종양의 성장과 확산에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있습니다.

제약 연구에서 이 기술은 분자 수준에서 활성 성분을 효율적으로 테스트하고 최적화하는 데 사용될 수 있습니다.

또한 박막 물질이나 촉매의 화학적 구성을 분석하는 등 재료 과학 분야에서도 뛰어난 잠재력을 제공합니다.

이 팀은 개발에 대한 특허를 신청했으며, 이미 기술을 더욱 빠르고 정확하게 개발할 계획입니다. 장기적으로는 의료 진단 및 연구의 표준 도구가 될 수 있습니다. 첫 번째 저자인 Karl D. Briegel은 "양자 물리학과 이미징의 융합은 분자 수준에서 세계를 이해하는 완전히 새로운 가능성을 열어줍니다."라고 강조합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250225122013.htm