东京工业大学工学院的关口直太特任副教授、岩崎孝之副教授、波多野睦子教授、东京大学、日本国立物质材料研究所（NIMS）电子与光学功能材料研究中心、量子科学技术研究开发机构（QST）高崎量子应用研究所量子机能创制研究中心、以及文部科学省组成的研究团队发表研究成果称，利用金刚石中的氮-空位中心（NV中心）开发出了金刚石量子传感器，在低频磁场下成功实现了9.4pT/√Hz的高灵敏度检测。该成果是通过合成决定磁场灵敏度的自旋相位弛豫时间长的高品质金刚石，并将噪声降低到量子力学的极限而实现的。该技术有望应用于不需要磁屏蔽和冷却剂等大型高成本设备的脑磁测量上。相关研究成果已于6月5日发表在国际学术期刊《Physical Review Applied》上。
图1 过去的金刚石量子传感器性能以及为了测量脑磁场所需要的性能（供图：东京工业大学）
金刚石量子传感器即使在强磁场中也能在常温下进行高灵敏度的测量，因此有望应用于不需要磁屏蔽和冷却剂等大型高成本设备的脑磁测量上。
此次，研究团队开发出了一种在设计上更便于接近测量对象的金刚石量子传感器。未来，这一技术有望应用于针对脑活动的常规检查等脑机接口上。
单体金刚石量子传感器在无需使用磁通量集中器的情况下，能够在低频区域实现最高的灵敏度。这种传感器还具有优越的稳定性，能以高灵敏度持续运行至少200分钟。
今后，研究团队计划将开发的传感器应用于动物研究，以验证金刚石量子传感器在脑磁测量中的效果。
关口特任副教授表示：“能够实现具备多种优良特性的金刚石量子传感器的高灵敏度化，是迈向常规脑磁测量等应用的重要一步。在今后的研究中，我们将会进一步探索提高灵敏度和实用化的方法。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Physical Review Applied
论文：Diamond quantum magnetometer with dc sensitivity of sub-10 pT Hz−1/2 toward measurement of biomagnetic field
DOI：10.1103/PhysRevApplied.21.064010
