Los investigadores japoneses han optimizado el diseño de diamantes sintéticos. Esto acerca la nueva tecnología un paso más hacia la mejora de las aplicaciones de biosensores, como las imágenes cerebrales magnéticas. Las ventajas de esta capa, como un sándwich La estructura del diamante se describe en un número reciente de Letras de física aplicada .
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 electrónica. Los científicos pueden manipular las propiedades de los diamantes artificiales alterando su composición química. Esta manipulación química se llama dopaje. Estos diamantes "dopados" están demostrando ser un material alternativo barato para una variedad de tecnologías, desde información cuántica hasta biosensores, que de otro modo habrían sido prohibitivamente costosas de desarrollar.
Los diamantes diseñados con centros de nitrógeno vacante (NV) que pueden detectar cambios en los campos magnéticos son una herramienta poderosa para las tecnologías de biosensores y se utilizan en la detección médica y el diagnóstico de enfermedades. Por ejemplo, La magnetoencefalografía (MEG) es una técnica de neuroimagen que se utiliza para mapear la actividad cerebral y rastrear anomalías patológicas. como tejido epiléptico.
"El MEG está disponible comercialmente y se utiliza en algunos hospitales, pero es muy caro, por lo que no se utilizan muchos MEG, "dijo Norikazu Mizuochi, un autor en el papel. 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 biosensores requieren activación por luz, que induce el cambio de carga en los centros NV. Los centros neutrales NV no pueden detectar con precisión campos magnéticos, por lo que la introducción del cambio sigue siendo un desafío para la utilización de diamantes. "Solo la carga negativa [negativa] se puede utilizar para tales aplicaciones de detección, por lo tanto, estabilizar los centros [NV] es importante para el funcionamiento, "Dijo Mizuochi.
Los investigadores habían dopado previamente una estructura de diamante simple con fósforo para estabilizar los centros de 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, negando el resultado positivo.
En este estudio, el equipo adaptó el diseño de 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 el pan, e incluyó un relleno de diamante de centro NV de 10 μm de espesor. Esto estabilizó el 70-80 por ciento de los centros NV en el estado de carga negativa, reduciendo al mismo tiempo el ruido previamente visto en el sistema.
"En este momento, acabamos de demostrar estabilización, pero esperamos que también mejore la sensibilidad, "Dijo Mizuochi. Su equipo está probando actualmente la sensibilidad del nuevo diseño a los cambios en los campos magnéticos, y con la esperanza de que esta estructura se pueda utilizar para aplicaciones de biodetección como MEG.
