자기 센서용 나노다이아몬드

나노다이아몬드
나노다이아몬드는 직경이 10나노미터 미만인 다이아몬드 구조의 입자로, 밀폐된 공간에서 TNT 또는 헥소젠 폭발로 인한 잔류물입니다. 나노다이아몬드는 우수한 기계적 및 광학적 특성, 높은 표면적 및 조정 가능한 표면 구조를 가지고 있습니다. 나노다이아몬드는 마찰공학, 약물 전달, 생체 이미징 및 조직 공학, 단백질 모방체 및 나노 복합 재료용 충전재 재료와 같이 독성이 없기 때문에 생물 의학 응용 분야의 광범위한 잠재적 응용 분야를 가지고 있습니다. 나노다이아몬드는 완벽한 기계적 성능을 가지고 있으며 우주 비행, 항공기 제조, 정보 산업, 정밀 기계, 광학 기기, 자동차 제조, 화학 플라스틱 및 윤활유 등과 같은 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
자기장 측정
University of California, Santa Barbara의 연구원들은 나노다이아몬드와 레이저를 사용하여 액체 환경에서 국부 자기장을 측정하는 전자 스핀 공명 기술을 개발했습니다.
기술
이 기술은 광학 핀셋을 사용하여 포획된 나노다이아몬드의 NV 중심의 전자 스핀 공명 측정에 의존합니다. 나노다이아몬드의 NV 중심은 매우 밀접하게 집중된 단일 레이저 빔을 사용하여 트랩되고 유전체 입자는 빔에 의해 앞으로 밀려나지 않고 빔 초점으로 당겨집니다. 따라서 입자는 초점을 유지하고 광학적으로 부상하고 포획됩니다. 유체 환경과 관련하여 레이저 초점을 이동함으로써 와이어나 물리적 접촉 없이 전광학 기술을 사용하여 입자를 배치하는 위치를 선택할 수 있습니다.
전자 스핀 공명을 사용하여 에너지- 나노다이아몬드의 NV 센서가 감지한 자기장을 모니터링하기 위해 Zeeman 효과를 사용하는 NV 센터의 레벨 구조.
용도
이 방법은 생물학적 세포 과정, 전기화학 세포와 같은 연구 장치, 생물학적 전기화학 세포 이해, 표면 촉매 또는 지질막을 이해하여 어려울 수 있는 중요한 생물학적 및 화학적 구조를 시각화하기 위해 발생하는 광범위한 현상을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 기존의 기술로 조사하고 뇌의 뉴런 주변의 전자기장까지 이미지화합니다.
다이아몬드의 NV(nitrogen-vacancy) 중심은 실온에서도 긴 스핀 간섭 시간을 가지므로 결함의 양자 스핀에는 시간이 걸립니다. 안정적으로 읽고 필요할 때 다시 초기화할 수 있도록 원래 위치에서 뒤집습니다. 따라서 구조는 주변의 자기장을 감지하는 양자 프로브로 사용할 수 있습니다. 나노다이아몬드는 샘플의 모든 위치에 나노미터 정밀도로 배치할 수 있으며 서브미크론 생물물리학 시스템에서 감지, 추적 및 태깅을 위해 마음대로 움직일 수 있습니다.