申请/专利权人：之江实验室

申请日：2023-07-31

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN116930140B

主分类号：G01N21/64

分类号：G01N21/64;G06N3/0464;G06N3/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2023.11.10#实质审查的生效;2023.10.24#公开

摘要：本申请公开了一种基于金刚石NV色心的单分子定位装置，通过在金刚石基板的预设区域的上表面设置NV色心阵列，以及在该NV色心阵列区域设置微波波导结构，使得添加了磁标记的单分子在被置于该区域内时，可以使NV色心在磁场的作用下产生不同程度的能级分裂，再通过激光将NV色心阵列调制到基态，以及通过微波操控NV色心阵列中每个色心的量子态，最后通过激光激发NV色心发光，并采集该NV色心阵列发光强度的荧光图像，利用基于荧光图像训练完的模型，确定单分子在该区域的位置。既可以避免现有定位方式需要大量采集图像，导致耗时较长的问题，又可以避免强激光直接对目标物即添加荧光标记的单分子的激发，达到快速无损的单分子定位。

主权项：1.一种基于金刚石NV色心的单分子定位装置，其特征在于，所述定位装置包括：处理器、金刚石基板、激光器、微波控制装置、图像传感器、永磁铁，其中，所述金刚石基板的预设区域的上表面设置有NV色心阵列，所述预设区域周围设置有微波波导结构，添加磁标记的待定位的单分子置于所述预设区域中，其中：所述处理器，用于根据所述磁标记，确定发射策略以及确定训练完成的定位模型，根据所述发射策略向所述激光器发送第一控制信号，根据所述发射策略向所述微波控制装置发送第二控制信号，以及在接收到所述图像传感器采集的荧光图像时，将所述荧光图像输入所述定位模型，得到所述待定位的单分子在所述预设区域的坐标；所述激光器，用于接收所述处理器发送的第一控制信号，在进行定位前发射初始化激光，使所述预设区域中的NV色心处于基态，以及在定位时发射读取激光，使所述预设区域中的NV色心跃迁发光，其中，所述NV色心阵列中光强度的分布与添加磁标记的待定位的单分子的位置相关；所述微波控制装置，用于接收所述处理器发送的第二控制信号，在所述NV色心处于基态时，通过所述微波波导结构调控所述NV色心处于叠加态，在所述NV色心与磁场进行一段时间相互作用之后，再通过所述微波波导结构调控所述NV色心的量子态；所述图像传感器，用于采集所述预设区域中的NV色心跃迁发光的荧光图像，并将所述荧光图像返回所述处理器；所述永磁铁，用于在垂直于所述NV色心阵列的方向上施加一个固定的磁场。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 之江实验室 一种基于金刚石NV色心的单分子定位方法、设备及介质

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