自旋在物质中广泛存在，因而自旋磁共振技术能够用来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构上的信息，是当代科学中最为重要的物质探索技术之一。一般的自旋磁共振谱仪基于系综探测原理，它的测试对象是含有百亿个以上相同自旋的系综样品。然而，近年来随着物质科学探索的不断深入，人们开始逐渐从统计平均测量向直接探测单量子的信息迈进。在自旋磁共振领域，实现微观磁共振，甚至单自旋磁共振是这一方向发展的极为重要的科学目标。为实现这一科学目标，杜江峰教授及其合作者选取了基于掺杂金刚石中氮-空位（NV）对的固态单自旋作为探针，代替传统的电探测方式，用基于此体系单自旋态制备成量子干涉仪，将微观自旋体系产生的弱磁信号转为干涉仪的相位，从而实现高灵敏度的信号检测。
在双方及其他合作者在相关领域已有的研究基础上，科学家经过两年多的努力，逐步解决了此实验成功所需的关键技术：近表面NV的制备和处理及动力学解耦。这两项技术是首次成功实现（5nm）体积液体和固体有机样品中质子信号检测不可或缺的基础。
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