[发明专利]微流体单元及与其一起使用的自旋共振装置

权利要求书

1.一种微流体单元，包括：

微流体通道，用于接收流体样本；以及

传感器，设置得与所述微流体通道相邻；

其中，所述传感器包括金刚石材料，所述金刚石材料包括一个或多个量子自旋缺陷。

2.根据权利要求1的微流体单元，其中所述金刚石材料是单晶金刚石材料。

3.根据权利要求1的微流体单元，其中所述金刚石材料是单晶CVD金刚石材料。

4.根据权利要求2或3的微流体单元，其中所述单晶金刚石材料包括具有等于或大于0.5mm、1mm、2mm、或3mm的至少一个尺寸的单晶金刚石。

5.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中所述金刚石材料的至少一部分由如下的单晶金刚石材料形成，所述单晶金刚石材料具有下列中的一个或多个：等于或小于20ppb、10ppb、5ppb、1ppb、或0.5ppb的中性单取代氮浓度；等于或小于0.15ppb、0.1ppb、0.05ppb、0.001ppb、0.0001ppb、或0.00005ppb的NV^-浓度；以及，等于或小于0.9%、0.7%、0.4%、0.1%、0.01%、或0.001%的13C的总浓度。

6.根据权利要求5的微流体单元，其中所述至少一个部分包括具有等于或大于0.1μm、1μm、10μm、100μm、200μm、或500μm的厚度的层。

7.根据权利要求5或6的微流体单元，其中所述金刚石材料的至少一个另外部分由具有下列中的一项或多项的单晶金刚石材料形成：等于或大于30ppb、50ppb、100ppb、200ppb、300ppb、500ppb、700ppb、或800ppb的单取代氮浓度；等于或大于0.3ppb、0.5ppb、1ppb、2ppb、3ppb、5ppb、7ppb、或8ppb的NV^-浓度；以及¹³C的自然丰度。

8.根据权利要求7的微流体单元，其中所述至少一个另外部分的中性单取代氮浓度是所述至少一个部分的中性单取代氮浓度的至少5、10、20、50、100、500、1000、或10000倍的中性单取代氮浓度。

9.根据权利要求7或8的微流体单元，其中所述至少一个另外部分具有下列中的一项或多项：等于或小于5ppm、2ppm、或1ppm的中性单取代氮浓度；以及等于或等于或小于50ppb、20ppb、或10ppb的NV^-浓度。

10.根据权利要求5至9中任何一项所述的微流体单元，其中所述金刚石材料由包括所述至少一个部分以及所述至少一个另外部分的单晶金刚石形成，从而这些部分通过被并入到所述单晶金刚石中而耦接在一起。

11.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中所述一个或多个量子自旋缺陷包括一个或多个NV^－缺陷。

12.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中所述一个或多个量子自旋缺陷包括注入的或内生长的量子自旋缺陷。

13.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中所述一个或多个量子自旋缺陷被设置在距所述微流体通道等于或小于100nm、80nm、50nm、30nm、20nm、或10nm的距离处。

14.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中多个量子自旋缺陷被沿着所述微流体通道设置在距所述微流体通道等于或小于100nm、80nm、50nm、30nm、20nm、或10nm的距离处。

15.根据权利要求14的微流体单元，其中所述多个量子自旋缺陷被设置在与所述微流体通道基本上平行的线、带、或层中。

16.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中所述一个或多个量子自旋缺陷被设置在所述微流体通道的一个以上的侧面上。

17.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中所述微流体通道具有至少一个如下尺寸，所述尺寸等于或小于1mm，更特别地，在100nm至1mm的范围中，可选地在500nm至500μm的范围中。

18.根据任一在先权利要求的微流体单元，其中所述金刚石材料形成限定所述微流体通道的壁的至少一部分。