Chỗ trống nitơ kim cương nano (NV) là một cấu trúc khiếm khuyết điểm phát sáng. Nó có tính chất quang học tuyệt vời và đặc tính phân cực spin. Do tính ổn định của chất mang độc đáo và khả năng tương thích với môi trường khí quyển ở nhiệt độ phòng, nên nó có thể được sử dụng làm cảm biến nhiệt độ của tế bào sinh học và cũng có thể được sử dụng để đo chính xác từ trường vi sóng.

Ứng dụng kim cương nano trong cảm biến sinh học siêu nhạy là việc sử dụng đặc tính huỳnh quang của nó. Đầu tiên là đỉnh đặc trưng Raman nằm ở 1332 cm-1, và thứ hai là khuyết tật khuyết nitơ chứa trong nó, cụ thể là huỳnh quang đỏ 637 nm do NV phát ra.

Trong số đó, các trạng thái lượng tử spin electron khác nhau của NV tích điện âm có thể phát ra huỳnh quang có độ sáng khác nhau, trong khi các trạng thái lượng tử spin electron của nó dễ bị ảnh hưởng bởi các vị trí từ tính, nhiệt điện yếu xung quanh và được biểu hiện thông qua sự thay đổi huỳnh quang. Thông qua việc khởi tạo điều khiển bằng laser và vi sóng, có thể thuận tiện khi sử dụng sự thay đổi huỳnh quang của NV cho cảm biến siêu nhạy.

Nền tảng chẩn đoán lượng tử siêu nhạy này phù hợp với nhiều hình thức xét nghiệm chẩn đoán và bệnh tật, đồng thời có khả năng chuyển đổi chẩn đoán sớm bệnh vì lợi ích của bệnh nhân và cộng đồng.