Pesquisadores japoneses otimizaram o projeto de cultivados em laboratório, diamantes sintéticos. Isso traz a nova tecnologia um passo mais perto de aprimorar as aplicações de biossensor, como imagens magnéticas do cérebro. As vantagens desta camada, como um sanduíche, a estrutura do diamante é descrita em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .
Os processos químicos são usados para criar grandes folhas de diamantes para aplicações industriais. Os diamantes artificiais podem ser cultivados em várias superfícies para aumentar a dureza e reduzir o desgaste das ferramentas, ou para aproveitar a alta condutividade térmica do diamante como dissipador de calor para eletrônicos. Os cientistas podem manipular as propriedades dos diamantes artificiais alterando sua composição química. Essa manipulação química é chamada de doping. Esses diamantes "dopados" estão provando ser um material alternativo barato para uma gama de tecnologias - de informação quântica a biossensorio - que, de outra forma, teria sido proibitivamente caro para desenvolver.
Diamantes projetados com centros de vacância de nitrogênio (NV) que podem detectar mudanças em campos magnéticos são uma ferramenta poderosa para tecnologias de biossensor e usados na detecção médica e diagnóstico de doenças. Por exemplo, magnetoencefalografia (MEG) é uma técnica de neuroimagem usada para mapear a atividade cerebral e rastrear anormalidades patológicas, como tecido epiléptico.
"O MEG está disponível comercialmente e é usado em alguns hospitais, mas é muito caro, portanto, não são usados muitos MEGs, "disse Norikazu Mizuochi, um autor no papel. Mizuochi explicou que o uso de diamantes com centros NV reduziria os custos de equipamentos de diagnósticos MEG.
Contudo, essas tecnologias de biossensor requerem ativação de luz, que induz a comutação de carga em centros NV. Os centros NV neutros não são capazes de detectar campos magnéticos com precisão, portanto, a introdução da troca continua sendo um desafio para a utilização do diamante. "Apenas a carga negativa [negativa] pode ser usada para tais aplicações de detecção, portanto, estabilizar os centros [NV] é importante para a operação, "Mizuochi disse.
Os pesquisadores já haviam dopado uma estrutura de diamante simples com fósforo para estabilizar os centros NV. O doping de fósforo empurrou mais de 90 por cento dos centros NV para o estado de carga negativa, permitindo a detecção de campo magnético. Contudo, o fósforo introduziu ruído na leitura, negando o resultado positivo.
Neste estudo, a equipe adaptou o desenho do diamante para preservar a estabilização dos centros NV negativos, mas removeu o ruído induzido pelo fósforo. Eles usaram uma estrutura em camadas, como um sanduíche, com diamante dopado com fósforo como o pão, e incluiu um enchimento de diamante com centro NV de 10μm de espessura. Isso estabilizou 70-80 por cento dos centros NV no estado de carga negativa, enquanto reduz o ruído visto anteriormente no sistema.
"No momento, acabamos de demonstrar a estabilização, mas esperamos que também melhore a sensibilidade, "Mizuochi disse. Sua equipe está testando a sensibilidade do novo design a mudanças nos campos magnéticos, e esperando que esta estrutura possa ser usada para aplicações de biossensor, como o MEG.
