Наноалмазы для магнитных датчиков

Наноалмазы
Наноалмазы - это частицы со структурой алмаза диаметром менее 10 нанометров, образовавшиеся в результате взрыва тротила или гексогена в замкнутом пространстве. Наноалмазы обладают превосходными механическими и оптическими свойствами, большой площадью поверхности и настраиваемой структурой поверхности. У наноалмазов есть широкий спектр потенциальных применений в трибологии, доставке лекарств, био-визуализации и тканевой инженерии, для биомедицинских приложений, поскольку они также нетоксичны, как имитаторы белков, а также в качестве наполнителя для нанокомпозитов. Наноалмазы обладают прекрасными механическими характеристиками и широко используются в различных отраслях промышленности, таких как космические полеты, производство самолетов, информационная промышленность, точное машиностроение, оптические приборы, автомобилестроение, химические пластики и смазочные материалы и т. Д.
Измерение магнитных полей
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали метод электронного спинового резонанса с использованием наноалмазов и лазеров для измерения локальных магнитных полей в жидких средах.
Метод
Метод основан на измерении электронного спинового резонанса NV-центров в наноалмазах, которые были захвачены с помощью оптического пинцета. NV-центры в наноалмазах захватываются с помощью одного лазерного луча, который так сильно сфокусирован, и диэлектрические частицы притягиваются к фокусу луча, а не выталкиваются лучом вперед. Таким образом, частицы удерживаются в фокусе, оптически левитируют и захватываются. Перемещая фокус лазера относительно жидкой среды, можно выбрать положение размещения частиц с использованием полностью оптического метода без необходимости использования проводов или физических контактов.
Электронный спиновой резонанс используется для измерения энергии структура уровней NV-центров с использованием эффекта Зеемана для отслеживания магнитных полей, обнаруженных NV-датчиками в наноалмазах.
Использование
Этот метод можно использовать для мониторинга широкого спектра явлений, которые происходят в биологических клеточных процессах, изучения устройств, таких как электрохимические клетки, понимания биологических электрохимических клеток, поверхностного катализа или липидных мембран для визуализации важных биологических и химических структур, которые могут быть трудными. для зондирования с помощью обычных методов и даже для визуализации электромагнитных полей вокруг нейронов в мозгу.
Азотно-вакансионный (NV) центр в алмазе имеет длительное время когерентности спинов даже при комнатной температуре, поэтому квантовые спины в дефекте требуют времени переворачиваться из исходных положений, что позволяет их надежно считывать и повторно инициализировать при необходимости. Таким образом, структуры можно использовать в качестве квантовых зондов для обнаружения магнитных полей в их окружении. Наноалмазы можно размещать с нанометровой точностью в любом месте образца и перемещать по желанию для обнаружения, отслеживания и маркировки в субмикронных биофизических системах.