量子级的高质量·高亮度荧光纳米粉末钻石～纳米钻石量子传感器的性能提高超高灵敏度的测定成为可能～

December 23, 2024

冈山大学
量子科学技术研究开发机构
北陆先端科学技术研究生院大学
筑波大学

◆发表要点

• • 实现了明亮的荧光成像和纳米量子测量法可用的质量等级（量子等级）。
• • 与以往的荧光纳米粉末金刚石相比，量子特性提高了10倍以上，温度灵敏度提高了2位数。
• • 这是一个突破性的成果，大大提高了纳米金刚石量子传感器的性能。
• • 可以以超高灵敏度测量细胞内和纳米电子器件的温度和磁场。

　　冈山大学学术研究院环境生命自然科学学域（理）的藤原正澄研究教授，押味佳裕日本学术振兴会特别研究员，同大研究生院环境生命自然科学研究科的中岛大梦研究生，研究生院自然科学研究科的曼迪奇萨拉研究生，小林阳奈非常勤研究员（当时），住友电气工业株式会社的西林良树主干，寺本三记主席，辻扩和研究员，量子科学技术研究开发机构量子生命科学研究所的石棉整主任研究员，北陆尖端科学技术研究生院大学纳米材料研究生院，筑波系信息系统的鹿野丰教授等人共同研究，在世界上首次报道了具有10倍以上优良量子特性（量子相干性）的高亮度荧光纳米粉末金刚石。该荧光纳米粉末金刚石是通过与住友电气工业株式会社的合作而实现的，具有高荧光亮度荧光成像、高质量的量子传感器特性，在温度量子测量中也确认了1位数以上的灵敏度提高。
　本研究成果于2024年12月16日刊登在「ACS Nano」的在线先行版上。使用荧光纳米粉末金刚石的量子传感技术是近年来备受关注的超高灵敏度纳米传感技术。可是，到现在为止高（贵）的荧光亮度和进行各种各样的量子测量法被要求的质量等级（量子等级）的两立被认为困难。根据本研究，纳米金刚石量子传感器的性能大幅度提高，能超高灵敏度测量细胞内和纳米电子器件的温度和磁场被期待。

◆研究者寄语

以往认为不可能的量子级纳米粉末钻石的形成是划时代的成果。当我第一次确认这颗钻石的特性的时候，我感到震惊。	藤原研究教授
第一次评价本荧光纳米粉末金刚石的量子特性时的感动至今难忘。我相信这是一个成功的纳米量子传感世界的成果。	押味研究员

■论文信息
论 文 名：Bright quantum-grade fluorescent nanodiamonds
邦题目「高亮度量子级荧光纳米粉末金刚石」
刊登杂志：ACS Nano
著 　者：Keisuke Oshimi, Hitoshi Ishiwata, Hiromu Nakashima, Sara Mandić, Hina Kobayashi, Minori Teramoto, Hirokazu Tsuji, Yoshiki Nishibayashi, Yutaka Shikano, Toshu An, Masazumi Fujiwara
D O I：10.1021/acsnano.4c03424
U R L：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c03424

■研究资金

• • 独立行政法人日本学术振兴会“科学研究费补助事业”
  • o 基础A・24H00406，研究代表：藤原正澄
  • o 基础A・20H00335，研究代表：藤原正澄
  国际共同研究強化(A)・20KK0317，研究代表：藤原正澄
  • o 特別研究员員奨励費・23KJ1607，研究代表：押味佳裕
• • 国立研究开发法人科学技术振兴机构
  「先端国际共同研究推进事业（ASPIRE）为了次世代的ASPIRE」
  （JPMJAP2339，研究代表：鹿野丰（筑波大学）
• •国立研究开发法人 新能源和产业技术综合开发机构
  “官民发掘年轻研究者支援事业”
  （JPNP20004，研究代表：藤原正澄）
• •国立研究开发法人日本医疗研究开发机构“月亮快照型研究开发事业”
  （JP23zf0127004，研究代表：村上正晃（北海道大学））
• •国立研究开发法人科学技术振兴机构未来社会创造事业“共同基础”领域正式研究
  （JPMJMI21G1，研究代表：饭田琢也（大阪公立大学））
• •国立研究开发法人科学技术振兴机构战略的创造研究推进事业
  （JPMJPR20M4，研究代表：鹿野丰（筑波大学））
• • 国立研究开发法人科学技术振兴机构面向创造科学技术创新的大学公平创设事业
  （JPMJFS2128, 研究代表：押味佳裕（冈山大学））
  （JPMJFS2126, 研究代表：曼迪奇萨拉（冈山大学））
• 公•公益财团法人 山阳放送学术文化·体育振兴财团“研究补助”（研究代表：藤原正澄）
• •公益财团法人 旭玻璃财团“研究补助”（研究代表：藤原正澄）
• •文部科学省“纳米技术平台”（JPMXP09F21OS0055）
• •国立研究开发法人科学技术振兴机构 创发的研究支援事业
  （JPMJFR224K，研究代表：石绵整（QST））
• •公益财团法人 村田学术振兴·教育财团“研究补助”（研究代表：石棉整（QST））

＜详细研究内容＞
量子级的高质量·高亮度荧光纳米粉末钻石～纳米钻石量子传感器的性能提高超高灵敏度的测定成为可能～


＜咨询＞
冈山大学学术研究院环境生命自然科学学域（理）
研究教授　藤原正澄
（电话）086-251-7834
（FAX）086-251-7834