Использование центров окраски в целях квантового зондирования
Алмаз в чистом виде представляет собой решетку из атомов углерода с более чем 500 задокументированными дефектами, которые излучают свет. Один из этих известных дефектов — это азотозамещенная вакансия (NV-центр окраски). NV-центр окраски возникает, когда один атом углерода удаляется, образуя вакансию, а соседний атом углерода замещается атомом азота. ?NV-центры окраски могут возникать в природе и распределяться случайным образом. С помощью ускорителей мы можем искусственно создавать эти дефекты методом ионной имплантации и располагать их в определенных областях внутри наноразмерных кристаллов алмаза?, — говорит Беттиол. Из известных дефектов алмаза NV-центр может быть интегрирован в наноразмерные кристаллы алмаза, и его можно контролировать при комнатной температуре. Кроме того, он является биосовместимым, то есть не вредным и не токсичным для живых систем.
NV-центры в алмазах обладают способностью определять магнитное поле с помощью метода, называемого оптически детектируемым магнитным резонансом, или ОДМР. Способность получать изображения магнитных полей имеет значение как для биологии, так и для материаловедения. ?Это оптический способ изучения светового излучения и обнаружения очень маленьких магнитных полей, возникающих в ходе биологических процессов, — поясняет Беттиол. — Этот метод квантового биозондирования может использоваться для визуализации или измерения процессов, протекающих на клеточном уровне и имеющих очень маленькое магнитное поле, как, например, магнитные поля, возникающие при работе нейронов в нашем мозге?.
Текущий исследовательский проект Беттиола связан с применением метода ОДМР в целях выявления малярии. ?Красные кровяные тельца, зараженные малярией, содержат крошечные магнитные частицы, которые можно обнаружить с помощью ОДМР, — отмечает он. — В принципе с помощью этого метода можно выявлять все, что создает электромагнитное поле?.
В рамках предстоящего проекта МАГАТЭ будут продолжены исследования квантового зондирования с использованием ОДМР, а также определение характеристик и оптимизация устройств для зондирования. В основе нового проекта, который объединит исследователей, имеющих общие интересы в области биозондирования, лежит предыдущий проект, который был более масштабным и был направлен на развитие инструментов ионного пучка на базе ускорителей. ?МАГАТЭ — отличная площадка для сотрудничества, вокруг которой сложилось сообщество экспертов, что позволяет обмениваться информацией и учиться друг у друга?, — говорит Беттиол.