發布該成果的QST團隊負責人五十嵐龍治(10月2日,東京都千代田區)
日本國立研究開發法人量子科學技術研究開發機構(QST)等開發出了有望應用於醫療領域的量子感測器的新製造方法。該方法透過像打磨金剛石一樣削制原料使其微細化,從而將感測器靈敏度提高了五成。
奈米(十億分之一公尺)尺度的量子感測器是一種將原子級別以下極微小區域發生的物理現象應用於產業的技術。含有微量氮元素的金剛石,會在氮原子附近形成特殊結構。
周圍環境發生變化時,電子等粒子的量子態會隨之改變。照射綠色雷射後,輸出的紅光強度會發生變化,由此便可實現量子態的可視化觀測。
研究團隊開發了一種先賦予金剛石顆粒感測功能、再利用熱作用對其逐步切削打磨的全新方法。越靠近中心,原子排列越規則。感測器精度與原子規則性成正比,因此對金剛石切削打磨的程度越高,感測器精度越高。
調查感測器品質後發現,與既往方法相比,感測器個體間的性能差異降至四分之一。靈敏度也提高了55%。該方法還適合「批量生產」。
研究團隊計畫利用該感測器高精度觀測細胞內產熱、酸鹼度變化等現象,開發從血液早期診斷疾病的技術等。使用這款量子感測器,檢測靈敏度可達既往體液診斷方式的約10萬倍。
QST的五十嵐龍治團隊負責人表示:「這項技術俗稱‘大吟釀酒’」。原因在於釀造大吟釀酒時,會打磨削除米粒外層,只取用米芯部釀造。
研究團隊計畫在2028年度前建立量產體系,並以2030年為目標,與量子感測器開發新創企業Type-I Technologies(千葉市)等合作,推動其在健康檢查等場景中的實際應用。相關成果已刊登於美國學術期刊《ACS Nanoscience Au》。
原文:《日本經濟新聞》、2026/10/20
翻譯:JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊:ACS Nanoscience Au
論文:Spin-Uniform Nanodiamond Quantum Sensors for Reproducible Intracellular Thermometry
DOI:doi.org/10.1021/acsnanoscienceau.6c00068

