公共好！今天来了解一种在化学检测限制的表率——《High-precision chemical quantum sensing in flowing monodisperse microdroplets》发表于《SCIENCE ADVANCES》。传统的量子传感在化学分析中靠近诸多挑战捆绑 调教，如晶体尺寸小、本钱高、粒子异质性等问题。而这篇文档先容了一种编削表率，它将量子传感与液滴微流控相纠合，欺骗纳米金刚石看成量子传感器，在流动的单分散微滴中完毕高精度化学检测，为化学分析带来了新的念念路和可能性。
*本文只作念阅读札记共享*
一、筹议配景与意念念
量子传感在化学历程检测中具有迫切后劲，但传统表率靠近诸多挑战。举例，基于NV中心的量子传感受晶体尺寸、本钱和取向条目的死心，纳米金刚石（ND）传感虽有上风，但也存在粒子异质性和荧光波动等问题。液滴微流控时刻的出现为科罚这些问题提供了新路线，其产生的皮升级微滴可看成微不雅死心室，具有精准可控和增强夹杂等优点。
二、微滴中的ND加载
（一）微流控平台与液滴生成
本筹议使用的微流控平台通过稀薄的几何结构产生相折柳、单分散的液滴。芯片上有两个聚焦结，J1用于产生含ND的水点，J2可调度液滴间距。液滴大小和酿成速率由孔口大小以及水油流速适度，可完毕卓绝4cm/s的速率，且纰谬小、叠加性高。
（二）ND在液滴中的溜达与特质
1、不同尺寸NDs的溜达
亲水的NDs被竣工封装在液滴中。举例，40-nm的NDs在液滴中溜达均匀，占液滴体积的0.01%，每个液滴约含106个粒子；100-nm的粒子更亮且分散性好；3-μm的粒子在静止液滴中易千里在底部，但在畅通液滴中可对液滴体积进行采样。
2、液滴对细胞和NDs的共封装
筹议展示了将酵母细胞和100-nm的NDs共封装在液滴中的执行。通过名义功能化，NDs可靶向酵母细胞，如使用Concanavalin-A对ND名义进行修饰。
三、液滴中的化学传感
（一）ODMR测量与挑战
1、ODMR旨趣
化学传感欺骗NV中心电子自旋对环境的敏锐性，通过测量ODMR光谱完毕。在零磁场下，监测ND的光致发光（PL）随微波频率的变化，在约2.87GHz处有特征峰。
2、测量挑战
单液滴ODMR测量存在配景噪声，包括PDMS的自愿荧光，以及布朗畅通和粒子从头取向引起的波动。锁相检测虽能晋升信噪比，但对比仍受非分析物特定身分影响，不利于低检测限传感。
（二）双锁相量子传感
1、双锁相测量旨趣
通过液滴流动和微波调制完毕双锁相测量。液滴以受控速率投入分析区域，同期受激光照耀和微波激励，产生两种调制频率fD和fMW。欺骗双锁相检测可过滤配景噪声。
2、测量证据性和活泼性
执行展示了在不同流速下的测量证据性。举例，在fD = 34Hz时，对40-nm粒子测量，ODMR对比C = 5.6%，测量精度ΔC = 2%，且在万古间和大都液滴测量中保捏证据。同期，通过改变fD可调度测量通量，最高可达每小期间析卓绝一百万个液滴。
四、流动中顺磁物资的检测
（一）检测旨趣与模子系统
1、检测旨趣
基于顺磁物资对NV中心T1弛豫期间的影响来检测分析物，通过ODMR对比变化定量分析物浓度。
2、模子系统执行
以Gd3+离子和TEMPOL为模子系统。举例，在Gd3+浓度滴定执行中，系统可检测500nM到20μM的浓度界限，对100-300nM样品，2min平均可完毕100nM的检测限；TEMPOL执行中，1min测量可完毕2μM的检测限。
（二）时刻上风与应用远景
1、时刻上风
该表率所需ND体积小，如1小期间析约需25μl（波及数十万液滴），且本钱低，收货于ND的亲水性无需名义处理。
2、应用远景
可应用于高通量、高机灵度化学分析，包括无扩增场景、生物工程、单细胞分析、细胞内测量、化学成像和能源学分析等限制，有望激动筹商限制发展。
五、一皆来作念作念题吧
1、传统基于 NV 中心的量子传感靠近的挑战不包括以下哪项？
A. 晶体尺寸小
哔哩哔哩官网在线观看B. 本钱高
C. 无需精准晶体取向
D. 分析物需流经晶体名义
2、微流控平台顶用于产生含 ND 的水点的是哪个结？
A. J1
B. J2
C. 两者都不错
D. 两者都不是
3、40 - nm 的 NDs 在液滴中大致占液滴体积的若干？
A. 0.1%
B. 0.01%
C. 1%
D. 10%
4、在 ODMR 测量中，单液滴测量存在的问题不包括以下哪项？
A. PDMS 的自愿荧光
B. 布朗畅通引起的波动
C. 粒子从头取向引起的波动
D. 竣工莫得噪声
5、双锁相测量中，用于过滤配景噪声的所以下哪种频率开辟？
A. 仅fD
B. 仅fMW
C. fD和fMW
D. 与频率无关
6、以Gd3+离子为模子系统时，系统可检测的浓度界限是若干？
A. 100 - 300 nM
B. 500 nM 到 20 μM
C. 100 nM 到 1 μM
D. 2 μM 到 10 μM
7、该检测表率的上风不包括以下哪项？
A. 所需 ND 体积小
B. 本钱高
C. 无需名义处理
D. 可应用于多个限制
参考文件：
Adrisha Sarkar et al. High-precision chemical quantum sensing in flowing monodisperse microdroplets. Sci. Adv. 10捆绑 调教， eadp4033(2024).