量子传感技术凭借纳米级磁场探测能力，被认为将显著推动生命科学研究。但目前主流的金刚石氮-空位（NV）色心传感器存突出短板——其绿光激发波段容易被生物组织吸收，并产生干扰信号，导致活体检测应用受限。造成这个瓶颈的根源，在于生物体内水分子和有机物的光吸收特性，与传感器工作所需的光学条件之间存在难以回避的矛盾。 面对这一问题，研究团队转向半导体产业成熟的碳化硅材料寻求突破。碳化硅不仅具备产业化基础，其近红外“第二窗口”特性还带来三上优势：更强的组织穿透能力、更弱的背景荧光以及更低的热效应。不过，碳化硅传感器长期受表面缺陷影响，量子比特稳定性不足；传统工艺形成的碳团簇会引入类似“电子噪声”的干扰，使探测精度难以满足医学场景需求。 针对这一关键难题，团队提出低温烯烃分子修饰方法，碳化硅表面构建有机碳链保护层。实验结果显示，这一“分子防护层”可使量子比特相干时间延长3倍以上，荧光闪烁率降低80%，推动传感器在室温条件下实现性能跃升。基于该方案搭建的生物惰性探测平台，可在复杂生理环境中稳定运行，对电子自旋噪声的检测灵敏度达到国际领先水平。 这一进展具有两上意义：在近期应用上，可为量子核磁共振、自由基动态追踪等前沿医疗检测提供更可靠的技术支撑；从长远看，其“材料—器件—应用”的链条式创新路径，为宽禁带半导体在量子计算、脑机接口等方向的拓展提供了新的思路。据估算，涉及的技术若实现临床转化，有望将肿瘤早期诊断分辨率提升至单细胞级别。
量子技术与生命科学的交叉融合，正成为重要的科研与应用方向。天津理工大学团队的这个成果，针对量子传感器在生物应用中的关键障碍提出了有效解决方案，也为精准医学提供了新的技术支点。随着技术继续优化并走向应用，量子传感器有望在未来医学诊断中发挥更大作用，提升疾病早筛与监测能力。