Nanodiamantes para sensores magnéticos

Nanodiamantes
Los nanodiamantes son partículas con estructura de diamante que miden menos de 10 nanómetros de diámetro y que resultan como un residuo de una explosión de TNT o hexógeno en un espacio contenido. Los nanodiamantes tienen excelentes propiedades mecánicas y ópticas, grandes superficies y estructuras superficiales sintonizables. Los nanodiamantes tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales en tribología, administración de fármacos, bioimagen e ingeniería de tejidos, para aplicaciones biomédicas, ya que tampoco son tóxicos, como imitadores de proteínas y también como material de relleno para nanocompuestos. Los nanodiamantes tienen un rendimiento mecánico perfecto y se utilizan ampliamente en diversas industrias, como vuelos espaciales, fabricación de aviones, industria de la información, maquinaria de precisión, instrumentos ópticos, fabricación de automóviles, plásticos químicos y lubricantes, etc.
Medición de campos magnéticos
Investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara han desarrollado una técnica de resonancia de espín de electrones que involucra nanodiamantes y láseres para medir campos magnéticos locales en ambientes líquidos.
Técnica
La técnica se basa en medir la resonancia del espín de electrones de los centros NV en nanodiamantes que han sido atrapados usando pinzas ópticas. Los centros NV en los nanodiamantes quedan atrapados utilizando un solo rayo láser que está tan bien enfocado y las partículas dieléctricas son atraídas hacia el foco del rayo en lugar de ser empujadas hacia adelante por el rayo. De este modo, las partículas se mantienen en el foco, levitan ópticamente y quedan atrapadas. Al mover el foco láser con respecto al entorno fluídico, la posición de colocación de las partículas se puede elegir utilizando una técnica totalmente óptica sin necesidad de cables o contactos físicos.
La resonancia del espín electrónico se emplea para medir la energía. estructura de nivel de los centros de NV usando el efecto Zeeman para monitorear los campos magnéticos detectados por los sensores de NV en los nanodiamantes.
Usos
El método podría usarse para monitorear una amplia gama de fenómenos que ocurren en procesos celulares biológicos, estudiar dispositivos como células electroquímicas, comprender células electroquímicas biológicas, catálisis de superficie o membranas lipídicas para visualizar importantes estructuras biológicas y químicas que pueden ser difíciles. para sondear con técnicas convencionales e incluso obtener imágenes de campos electromagnéticos alrededor de las neuronas en el cerebro.
El centro de nitrógeno vacante (NV) en el diamante tiene un tiempo de coherencia de espín largo incluso a temperatura ambiente, por lo que los espines cuánticos en el defecto toman tiempo para cambiar de sus posiciones originales, lo que permite que se lean en voz alta de manera confiable y se reinicialicen cuando sea necesario. Por tanto, las estructuras pueden emplearse como sondas cuánticas para detectar campos magnéticos en su entorno. Los nanodiamantes se pueden colocar con precisión nanométrica en cualquier lugar de una muestra y moverse a voluntad para detectar, rastrear y marcar en sistemas biofísicos submicrónicos.