Nanodiamonds para sensores magnéticos

Nanodiamonds Os nanodiamantes são partículas estruturadas em diamante, medindo menos de 10 nanômetros de diâmetro, que resultam de um resíduo de uma explosão de TNT ou hexogênio em um espaço contido. Nanodiamonds têm excelentes propriedades mecânicas e ópticas, grandes áreas de superfície e estruturas de superfície ajustáveis. Os nanodiamantes têm uma ampla gama de aplicações potenciais em tribologia, entrega de drogas, bioimagem e engenharia de tecidos, para aplicações biomédicas, pois também não são tóxicos, como imitadores de proteínas e também um material de enchimento para nanocompósitos. Os nanodiamantes têm um desempenho mecânico perfeito e são amplamente utilizados em vários setores, como voos espaciais, fabricação de aviões aeronáuticos, indústria da informação, maquinário de precisão, instrumentos ópticos, fabricação de automóveis, plásticos químicos e lubrificantes, etc.
Medição de campos magnéticos
Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara desenvolveram uma técnica de ressonância de spin de elétrons envolvendo nanodiamantes e lasers para medir campos magnéticos locais em ambientes líquidos.
Técnica
A técnica se baseia na medição da ressonância do spin do elétron dos centros NV em nanodiamantes que foram capturados com pinças ópticas. Os centros NV em nanodiamantes são capturados usando um único feixe de laser que é tão fortemente focado e as partículas dielétricas são puxadas para o foco do feixe, em vez de serem empurradas para a frente pelo feixe. As partículas são assim mantidas no foco, levitadas opticamente e presas. Ao mover o foco do laser em relação ao ambiente fluídico, a posição de colocação das partículas pode ser escolhida usando uma técnica totalmente ótica, sem a necessidade de fios ou contatos físicos.
A ressonância de spin do elétron é empregada para medir a energia. estrutura de nível dos centros NV usando o efeito Zeeman para monitorar os campos magnéticos detectados pelos sensores NV nos nanodiamantes.
Usos
O método pode ser usado para monitorar uma ampla gama de fenômenos que ocorrem em processos celulares biológicos, dispositivos de estudo como células eletroquímicas, compreensão de células eletroquímicas biológicas, catálise de superfície ou membranas lipídicas para visualizar importantes estruturas biológicas e químicas que podem ser difíceis para sondar com técnicas convencionais e até mesmo imagens de campos eletromagnéticos ao redor dos neurônios no cérebro.
O centro de vacância de nitrogênio (NV) no diamante tem um longo tempo de coerência de spin mesmo em temperatura ambiente e, portanto, os giros quânticos no defeito levam tempo para saltar de suas posições originais, permitindo que sejam lidos de forma confiável e reinicializados quando necessário. As estruturas podem, portanto, ser empregadas como sondas quânticas para detectar campos magnéticos em seus arredores. Os nanodiamantes podem ser colocados com precisão nanométrica em qualquer local de uma amostra e movidos à vontade para detecção, rastreamento e marcação em sistemas biofísicos submicrônicos.