Nanodiamants : capteurs magnétiques ultra-précis pour applications biomédicales et quantiques

Nanodiamants
Les nanodiamants sont des particules structurées en diamant plus petites que 10 nm, formées en résidu lorsque le TNT ou l'Hexogène détonent dans un environnement confiné. Leur résistance mécanique exceptionnelle, clarté optique, grande surface et chimie de surface ajustable les rendent idéaux pour un large spectre d'applications, de la tribologie et l'administration de médicaments au bio-imagerie et l'ingénierie tissulaire. Parce qu'ils sont non-toxiques et peuvent imiter des protéines, les nanodiamants sont aussi utilisés comme charges dans les nanocomposites et dans diverses industries de haute performance telles que l'aérospatiale, l'usinage de précision, l'optique, la fabrication automobile et les lubrifiants avancés. Mesure des champs magnétiques
Des chercheurs de l'Université de Californie, Santa Barbara ont été pionniers d'une approche de résonance de spin électronique (ESR) qui couple les nanodiamants avec des lasers pour quantifier les champs magnétiques locaux dans les milieux liquides. Technique
La méthode exploite les centres azote-vacance (NV) dans les nanodiamants. Un faisceau laser fortement focalisé forme une pince optique qui attire les particules diélectriques vers son point focal, les lévitant et les piégeant sans contact physique. En translatant le foyer laser à travers le fluide, les particules peuvent être positionnées avec une précision nanométrique. Les mesures ESR sondent alors la structure des niveaux d'énergie des centres NV via l'effet Zeeman, révélant le champ magnétique environnant avec une haute sensibilité. Usages
Cette plateforme de capteur tout-optique, sans fil, peut surveiller divers phénomènes, incluant les processus intracellulaires, les cellules électrochimiques, la catalyse de surface et les membranes lipidiques. Elle offre aussi la possibilité de visualiser les champs électromagnétiques autour des neurones et d'autres structures biologiques difficiles à sonder avec des techniques conventionnelles. Grâce à leurs longs temps de cohérence de spin même à température ambiante, les centres NV servent de sondes quantiques fiables, permettant des lectures répétées et ré-initialisations. Les nanodiamants peuvent être positionnés n'importe où dans un échantillon, suivis et étiquetés, ouvrant de nouvelles voies dans la recherche biophysique sub-micronique.