Los investigadores japoneses han optimizado el diseño de diamantes sintéticos cultivados en laboratorio. Esto lleva la nueva tecnología un paso más cerca de mejorar las aplicaciones de biosensores, como la imagen magnética del cerebro. Las ventajas de esta estructura de diamante en capas y en sándwich se describen en una recientecuestión de letras de física aplicada , de AIP Publishing.
Los procesos químicos se utilizan para crear grandes láminas de diamantes para aplicaciones industriales. Los diamantes artificiales se pueden cultivar en varias superficies para aumentar la dureza y reducir el desgaste de las herramientas, o para aprovechar la alta conductividad térmica del diamante como disipador de calor para la electrónicaLos científicos pueden manipular las propiedades de los diamantes artificiales al alterar su composición química. Esta manipulación química se llama dopaje. Estos diamantes "dopados" están demostrando ser un material alternativo barato para una gama de tecnologías, desde información cuántica hasta biosensores, quede lo contrario habría sido prohibitivamente costoso de desarrollar.
Los diamantes diseñados con centros de vacío de nitrógeno NV que pueden detectar cambios en los campos magnéticos son una herramienta poderosa para las tecnologías de biodetección y se utilizan en la detección médica y el diagnóstico de enfermedades. Por ejemplo, la magnetoencefalografía MEG es una técnica de neuroimagen utilizada paramapear la actividad cerebral y rastrear anormalidades patológicas, como el tejido epiléptico.
"MEG está disponible comercialmente y se usa en algunos hospitales, pero es muy costoso, por lo que no se usan muchos MEG", dijo Norikazu Mizuochi, autor del artículo. Mizuochi explicó que el uso de diamantes con centros NV reduciría los costos de equipo de los diagnósticos de MEG.
Sin embargo, estas tecnologías de biodetección requieren la activación de la luz, lo que induce la conmutación de carga en los centros NV. Los centros NV neutros no pueden detectar con precisión los campos magnéticos, por lo que la introducción de la conmutación sigue siendo un desafío para la utilización del diamante ". Solo el negativo [negativo]la carga se puede usar para tales aplicaciones de detección, por lo tanto, la estabilización de los centros [NV] es importante para la operación ", dijo Mizuochi.
Los investigadores habían dopado previamente una estructura de diamante simple con fósforo para estabilizar los centros NV. El dopaje con fósforo empujó a más del 90 por ciento de los centros NV al estado de carga negativa, permitiendo la detección del campo magnético. Sin embargo, el fósforo introdujo ruido en la lectura, negandoel resultado positivo
En este estudio, el equipo adaptó el diseño del diamante para preservar la estabilización de los centros negativos de NV, pero eliminó el ruido inducido por el fósforo. Usaron una estructura en capas, como un sándwich, con diamante dopado con fósforo como pan, e incluyeron unRelleno de diamante en el centro de NV de 10 µm de espesor. Esto estabilizó el 70-80 por ciento de los centros de NV en el estado de carga negativa, al tiempo que reduce el ruido visto anteriormente en el sistema.
"En este momento, acabamos de demostrar la estabilización, pero esperamos que también mejore la sensibilidad", dijo Mizuochi. Su equipo actualmente está probando la sensibilidad del nuevo diseño a los cambios en los campos magnéticos, y espera que esta estructura pueda serutilizado para aplicaciones de biosensores como MEG.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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