Nanodiamants pour capteurs magnétiques

Nanodiamants
Les nanodiamants sont des particules structurées en diamant mesurant moins de 10 nanomètres de diamètre qui résultent d'un résidu d'une explosion de TNT ou d'Hexogène dans un espace confiné. Les nanodiamants ont d'excellentes propriétés mécaniques et optiques, des surfaces élevées et des structures de surface accordables. Les nanodiamants ont un large éventail d'applications potentielles en tribologie, administration de médicaments, bioimagerie et ingénierie tissulaire, pour des applications biomédicales car ils sont également non toxiques, en tant qu'imitateurs de protéines et également en tant que matériau de remplissage pour les nano composites. Les nanodiamants ont des performances mécaniques parfaites et sont largement utilisés dans diverses industries telles que les vols spatiaux, la fabrication d'avions, l'industrie de l'information, les machines de précision, les instruments optiques, la fabrication automobile, les plastiques chimiques et les lubrifiants, etc.
Mesure des champs magnétiques
Des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Barbara ont développé une technique de résonance de spin électronique impliquant des nanodiamants et des lasers pour mesurer les champs magnétiques locaux dans des environnements liquides.
Technique
La technique repose sur la mesure de la résonance de spin électronique des centres NV de nanodiamants piégés à l'aide de pinces optiques. Les centres NV dans les nanodiamants sont piégés à l'aide d'un seul faisceau laser qui est si étroitement focalisé et les particules diélectriques sont attirées vers le foyer du faisceau plutôt que d'être poussées vers l'avant par le faisceau. Les particules sont ainsi maintenues au foyer, lévitées optiquement et piégées. En déplaçant le foyer du laser par rapport à l'environnement fluidique, la position de placement des particules peut être choisie à l'aide d'une technique tout optique sans avoir besoin de fils ou de contacts physiques.
La résonance de spin électronique est utilisée pour mesurer l'énergie- structure de niveau des centres NV utilisant l'effet Zeeman pour surveiller les champs magnétiques détectés par les capteurs NV dans les nanodiamants.
Utilisations
La méthode pourrait être utilisée pour surveiller un large éventail de phénomènes qui se produisent dans les processus cellulaires biologiques, étudier des dispositifs comme les cellules électrochimiques, comprendre les cellules électrochimiques biologiques, la catalyse de surface ou les membranes lipidiques pour visualiser des structures biologiques et chimiques importantes qui peuvent être difficiles pour sonder avec des techniques conventionnelles et même imager les champs électromagnétiques autour des neurones dans le cerveau.
Le centre de manque d'azote (NV) dans le diamant a un long temps de cohérence de spin même à température ambiante et donc les spins quantiques dans le défaut prennent du temps pour retourner de leurs positions d'origine, ce qui leur permet d'être lus de manière fiable et réinitialisés en cas de besoin. Les structures peuvent ainsi être utilisées comme sondes quantiques pour détecter les champs magnétiques dans leur environnement. Les nanodiamants peuvent être placés avec une précision nanométrique à n'importe quel endroit dans un échantillon et déplacés à volonté pour la détection, le suivi et le marquage dans des systèmes biophysiques submicroniques.