在量子传感技术领域，一项突破性成果为生命科学应用开辟了新路径。由天津理工大学、中国科学技术大学、北京计算科学研究中心及匈牙利维格纳物理研究中心组成的联合团队，通过材料创新与表面工程改造，成功构建出可在室温下稳定运行的生物惰性量子传感平台，相关研究发表于国际权威期刊《自然·材料》。
传统量子传感器以金刚石氮—空位色心为核心，虽能在常温下工作，但其532纳米绿光激发波段易被生物组织中的水分和有机分子吸收，导致局部发热、自发荧光等干扰现象，严重制约了活体检测的精度与可行性。针对这一瓶颈，研究团队将目光投向半导体领域广泛应用的碳化硅材料，通过低温烯烃分子化学修饰技术，在材料表面构建出有机碳链保护层。
这种新型“分子护甲”具有双重功能：一方面通过抑制表面陷阱态，减少对色心量子比特的干扰；另一方面维持材料电学结构的稳定性，显著改善量子比特的退相干时间与荧光闪烁问题。实验数据显示，经过表面修饰的碳化硅量子传感器，其性能稳定性较传统器件提升超过30%，为复杂生物环境中的磁场信号探测提供了可靠工具。
研发团队进一步优化了传感平台的光学特性，使其激发与发射波段均位于近红外生物窗口（650-950纳米）。该波段具有组织穿透力强、背景荧光低的优势，可实现非侵入式的细胞级磁场信号采集。测试表明，该平台对局部电子自旋噪声的响应灵敏度达到纳特斯拉级别，能够清晰分辨单个生物分子的磁性特征。
这项突破不仅解决了量子传感器在生物医学领域的适配难题，更为多项前沿技术提供了关键支撑。经改进后的系统可应用于量子核磁共振探测、单分子磁共振成像以及自由基动态监测等领域，未来有望实现细胞病变的实时追踪、药物代谢路径的可视化分析等精准医疗场景。
研究负责人指出，将分子层级界面工程引入量子器件设计，是提升室温稳定性的重要创新。这种“自下而上”的材料改造策略，既保持了量子传感的核心性能，又赋予其生物相容性，为宽禁带半导体量子器件的界面优化提供了全新范式。随着技术迭代，该平台有望推动量子传感从实验室走向临床应用。
