注目の研究

超極微量試料の化学構造を決定できる量子センシングNMR

代表者 : 磯谷 順一  

筑波大学知的コミュニティ基盤研究センター  磯谷順一名誉教授、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所 小野田忍博士、住友電気工業株式会社アドバンストマテリアル研究所 角谷均博士らは、シュツットガルト大学・マックスプランク研究所(ドイツ) Jörg Wrachtrup教授のグループとの共同研究により、ダイヤモンドの単一のNVセンターという室温動作・ナノ空間分解能を持つ量子センサを用いた量子センシングNMRを開発し、20 ゼプトリットルの検出体積から、1Hおよび19FのNMRのそれぞれにおいてケミカルシフトの観測に成功しました。

本研究では、3T(テスラ)の高磁場を用い、15N核スピンをメモリに用いることによりセンサの周波数分解能を1 mHzへと改善しました。さらに、量子コンピューティングへの応用に開発されてきた量子操作技術・量子アルゴリズムを駆使し、ケミカルシフトの観測に成功し、通常のNMRが必要とする試料より11桁も少ない超極微量の試料の化学構造同定という革新的手法(量子センシングNMR)の開発に成功しました。