Il rilevamento quantistico è un settore abbastanza recente che applica le proprietà quantistiche uniche delle particelle, come la sovrapposizione, entranglement e stati di spin per individuare i cambiamenti in diversi ambienti, da quelli fisici a quelli biologici, senza dimenticare gli ambienti chimici. In questo campo, uno strumento davvero molto importante ed interessante è sicuramente quello dei nanodiamanti (ND), integrati ai centri di azoto-lacuna (NV). Questi ultimi si creano quando un atomo di carbonio nel reticolo del diamante è sostituito da azoto vicino ad una lacuna.
I centri NV, se illuminati, liberano fotoni che vanno a conservano informazioni di spin stabili e sono in grado di generare risposte ad alcuni fattori esterni, tra cui campi magnetici, campi elettrici e temperatura. È stata utilizzata una tecnica chiamata risonanza magnetica rilevata otticamente, chiamata ODMR, attraverso cui gli scienziati sono riusciti a calcolare i cambiamenti di fluorescenza nei centri NV sotto radiazione a microonde, stimando variazioni anche molto sottili negli stati di spin.
Sensori in nanodiamanti indirizzati ad utilizzi nella bioimmagine
I nanodiamanti, biocompatibili e personalizzabili, con centri NV possono essere progettati per poter interagire con delle specifiche molecole biologiche, rendendo questi degli strumenti davvero preziosi per il rilevamento all’interno dei sistemi biologici. Gli scienziati dell’Università di Okayama in Giappone, hanno così sviluppato dei sensori in nanodiamanti molto luminosi per la bioimmagine.
Lo studio è stato pubblicato su ACS Nano e a condurlo è stato il professore di ricerca Masazumi Fujiwara dell’Università di Okayama, in collaborazione con Sumitomo Electric Company e i National Institutes for Quantum Science and Technology. “Questa è la prima dimostrazione di ND di grado quantistico con spin di qualità eccezionalmente elevata, una svolta attesa da tempo nel settore. Questi ND possiedono proprietà che sono state molto ricercate per la biosensoristica quantistica e altre applicazioni avanzate“. Queste le parole dichiarate dal Prof. Fujiwara.
I ricercatori, nel dettaglio, hanno realizzato nanodiamanti (ND) con centri azoto-lacuna (NV) i quali mostrano proprietà di spin e fluorescenza superiori rispetto agli ND commerciali. Proprio quest’ultimi dimostrano tempi di rilassamento dello spin più lunghi e nel contempo, richiedono meno potenza a microonde per il rilevamento dello spin. Questa caratteristica li rende ideali per il rilevamento quantistico nei campioni biologici.
