利用“自旋鎖”射頻波，筑波大學的科研人員成功對鑽石中的氮原子空缺中心（Nitrogen-Vacancy Center）進行成像，並刷新了分辨率記錄。科研人員通過量子自旋鎖定增強信號，實現了鑽石中空缺中心的射頻成像的微米級空間分辨率。這可能進一步推進材料表徵和量子計算領域的進步。
一顆純鑽石是由碳原子排列成規則的晶體結構所組成，而鑽石內的氮原子空缺中心就是，如果碳原子核從晶體結構中遺失，就會造成空缺，且該空缺鄰近的一個碳原子被氮原子取代時，便形成氮空位缺陷。
來自筑波大學物理系的科學家們在對鑽石中的氮空穴缺陷進行射頻成像時，使用了被稱為“自旋鎖”的量子效應來大幅提高分辨率。這項工作可能導致更快、更準確的材料分析，以及通往實用量子計算機的道路。
現在，筑波大學的研究人員通過採用一種名為“自旋鎖定”的技術將分辨率推到了極限。微波脈衝被用來使電子的自旋同時處於上升和下降的量子疊加狀態。然後，一個驅動的電磁場使自旋的方向發生變化，就像一個搖晃的陀螺。最終的結果是電子自旋被屏蔽，不受隨機噪聲的影響，但與檢測設備強烈耦合。
第一作者野村信太郎教授解釋說：“自旋鎖定確保了電磁場成像的高精確度和靈敏度。由於所使用的鑽石樣品中NV中心的密度很高，它們產生的集體信號可以很容易地用這種方法拾取。這允許在微米尺度上對NV中心的集合進行感應。我們用射頻成像獲得的空間分辨率比現有的類似方法要好得多，而且它只受限於我們使用的光學顯微鏡的分辨率”。
該項目所展示的方法可應用於廣泛的應用領域–例如，極性分子、聚合物和蛋白質的特徵，以及材料的特徵。它也可能被用於醫學應用–例如，作為一種新的方式來進行磁心動圖。