摘要：研究人员联合了蜂窝生物学，量子计算，老式的半导体和高清电视的见解，都可以创建革命性的新量子生物传感器。这样一来，他们就阐明了量子材料长期存在的谜团。...

将超敏量子传感器放在活细胞中是在早期阶段细胞生长和诊断疾病（甚至癌症）的有前途的途径。

许多最好的，最强大的量子传感器可以用一小块钻石来创建，但这导致了一个单独的问题：很难将钻石粘贴在电池中并使其工作。

芝加哥大学分子工程候选人URI ZVI说：“您真正需要在分子水平上进行探测的各种过程，您不能使用非常大的东西。您必须进入牢房内。为此，我们需要纳米颗粒。” “人们以前曾使用过钻石纳米晶体作为生物传感器，但他们发现他们的表现比我们预期的要差。明显更糟。”

ZVI是发表论文的第一作者国家科学院论文集解决这个问题。与来自Uchicago PME和爱荷华大学的研究人员一起，来自蜂窝生物学，量子计算，老式的半导体和高清电视的ZVI United Insights都创造了革命性的新量子生物体。这样一来，他们就阐明了量子材料长期存在的谜团。

通过将钻石纳米颗粒包裹在具有特殊工程的外壳（一种受QLED电视启发的技术）中，该团队不仅创建了一个适合活细胞的量子生物传感器，而且还发现了如何修改材料表面以增强其量子性能的新见解。

ZVI的首席研究员Uchicago PME PME Aaron Esser-Kahn教授说：“这已经是地球上最敏感的事情之一，现在他们已经找到了一种在许多不同环境中进一步增强的方法。”

一个装满钻石的牢房

托管在钻石纳米晶体中的Qubits即使颗粒足够小，可以被活细胞“吸收”，即使颗粒占用” - 一个良好的隐喻是细胞吞咽并咀嚼它们而不会吐出它们。但是钻石颗粒越小，量子信号越弱。

Uchicago PME ASST说：“它激发了一段时间，这些量子传感器可以将其带入活细胞中，并且原则上可以用作传感器。”该论文的合着者Peter Maurer教授。 “但是，尽管大块钻石内部的这些量子传感器确实具有良好的量子特性，但当它们在纳米钻石中时，相干性能，量子性能实际上大大降低了。”

在这里，ZVI转向了一个不太可能的灵感来源 - 量子点LED电视。 QLED电视使用充满活力的荧光量子点，以丰富的全颜色广播。在早期，颜色明亮但不稳定，很容易突然眨眼。

Zvi说：“研究人员发现，用精心设计的壳围绕量子点抑制了有害的表面影响并增加了它们的排放。” “今天，您可以使用以前不稳定的量子点作为电视的一部分。”

ZVI与该论文的合着者DMITRI Talapin教授DoT专家DoT专家DoT专家教授合作，ZVI认为，由于这两组问题（量子点的荧光荧光和Nanodiamond弱化的信号）削弱了信号 - 起源于表面状态，因此类似的方法可能会起作用。

但是，由于传感器的目的是在活体内，因此并非每个壳都可以工作。 Esser-Kahn是一名免疫工程专家，帮助开发了一种硅氧（Siloxane）外壳，既可以增强量子性能，又不会使免疫系统脱落，这是出了问题。

Esser-Kahn说：“这些材料大多数的表面特性以免疫细胞可以说明它不应该存在的方式粘稠和无序。它们看起来像是免疫细胞的异物。” “涂有硅氧烷的东西看起来像是一大块水。

以前通过表面工程改善钻石纳米晶体的量子性能的努力显示出有限的成功。结果，团队期望只有适度的收益。相反，他们看到了四倍旋转相干性的改善。

这种增加 - 荧光增加了1.8倍，并且有明显的增加稳定性 - 既令人困惑又令人着迷。

越来越好

“我会尝试在晚上睡觉，但请熬夜思考'那里发生了什么事？旋转连贯性越来越好 - 但为什么？”爱荷华大学助理说。新论文的第二作者Denis Candido教授。 “我想'如果我们做这个实验怎么办？如果我们进行此计算怎么办？'这是非常非常令人兴奋的，最后，我们发现了一致性改善的根本原因。”

跨学科团队 - 生物工程师转变的Quantum-Scientist Zvi，免疫工程师Esser-Kahn和Quantum工程师Maurer和Talapin-带来了爱荷华大学物理学和天文学教授MichaelFlatté教授，为研究提供了一些理论框架。

Flatté说：“我对此感到非常令人兴奋的是，对于这些新的量子系统来说，一些对半导体电子技术至关重要的旧想法非常重要。”

他们发现添加二氧化硅壳不仅可以保护钻石表面。它从根本上改变了内部的量子行为。物料界面正在将电子从钻石转移到壳中。从通常降低量子相干性的原子和分子中耗尽电子，这是一种更灵敏，更稳定的方法来读取活细胞的信号。

这使团队能够确定降低连贯性并使量子设备降低效果的特定表面站点 - 解决了量子传感场上的长期谜团，并为工程创新和基础研究打开了新的大门。

Zvi说：“最终影响不仅是一个更好的传感器，而且是量子纳米材料中工程连贯性和电荷稳定性的新的定量框架。”