麻省理工學院（MIT）量子工程研究所近日研究出了控制納米金剛石傳感器的新方法，該方法能夠測量到微磁場的存在。研究成果發表在Nature Communications上。

       利用這種新的控制技術，微型金剛石傳感器可以探測某時間段內磁場的變化，比如大腦中的神經元相互間是如何傳輸電信號的；同時還可以精確測量一些新型材料所產生的磁場，比如用于高端透鏡的超材料（具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料）和“隱身衣”材料。

       早在08年麻省理工學院和哈佛大學以及其他一些研究機構就研究出人造金剛石的一些缺陷可以用于磁傳感器技術。MIT核科學和工程所的Paola Cappellaro教授介紹，氮空位中心（NV）是金剛石與生俱來的缺陷，它對外部的磁場有著非常敏感的特性，就像羅盤能夠根據磁場來判別方向一樣。NV中心也叫做金剛石色心，能夠放射出特定的顏色，紫色、黃色、粉色等。一顆鉆石能夠發出光彩絢麗的光芒其實就是它本身的內部缺陷在起作用。當金剛石內部的諸多NV中心被光束照射時，NV就會發出一種紅光。

       為研究新的傳感器控制技術，Cappellaro的團隊首先用綠光束照射金剛石，直到有紅色光束發出，這樣便確定了一個NV中心的具體位置。接著科學家在納米金剛石傳感器上施加微波場，以此來操縱NV中心的電子自旋；這樣以來就改變了NV中心放射的光束強度，把光強度調節到了既依賴微波場又依賴外部磁場的程度。

       為測量外部磁場以及某時間段內的磁場變化，研究者通過對納米傳感器施以微波脈沖來改變NV中心電子自旋的方向。通過這些不同系列的脈沖，工作人員搜集到了有效的外部磁場信息。然后，再利用信號處理技術對這些信息進行編譯并用于整個磁場的重建。“通過重建動態外部磁場，我們了解到更多關于磁場構建本身的基本現象”， Cappellaro說。

       實驗采用了直徑為3mm的金剛石方塊作為樣品；而技術理論上，科學家能夠應用大小僅10nm的納米金剛石來試驗。工作者嘗試將神經元植在金剛石傳感器上，讓傳感器來探測神經元發出的磁場信息。

       在之前的實驗中，研究者利用電極來刺激神經元，并探測發出的磁場信息。但是植入電極的方法是一種很明顯的侵襲行為，神經元在被植入電極后是否受到了影響、能否像原來一樣正常運作就成未知的行為。而金剛石傳感器由于其碳結構的特性，在其被植入細胞后完全是非侵襲技術，不會對細胞和神經元造成任何影響和傷害。

       Cappellaro解釋道，金剛石傳感器的NV中心可以設計成一個排列，有序的對神經元的位置進行定位并探測，這樣一來，神經元之間的信號傳輸就成功被探測到并破解。

       在評價研究成果時，Cappellaro說：將來，納米金剛石傳感器可以實現真正意義上的即時腦活動傳感，探測并了解大腦是如何工作的。盡管前途還有很多未知，但金剛石這一科技寵兒已經并正在給我們的研究帶來不斷的驚喜和進步。（編譯自‘Researchers develop new method to control nanoscale diamond sensors’）