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背景：化学反应中原位、高分辨观察自由基等短寿命中间体是化学领域的长期挑战，传统方法如电子自旋共振缺乏空间分辨率，光学显微成像依赖荧光探针，应用受限。研究目的：开发一种名为量子传感化学原位显微镜（QCOM）的革命性技术，利用金刚石氮-空位色心作为量子传感器，实现对化学反应中自由基的原位、实时、定量成像，以揭示光催化反应动力学。结论：QCOM技术实现了约312纳米空间分辨率、10-240毫秒时间分辨率和单像素约4个自由基的检测极限，成功观察到二氧化钛光催化水解中自由基的生成，并首次发现催化剂内部存在时空顺序激活效应，即活性位点像多米诺骨牌一样依次被激活，同时通过双电子-电子共振技术识别了不同自由基物种，颠覆了传统认知，为光催化剂设计提供了新理论依据。