Aprovechando pequeños "defectos" o anomalías especiales en nanodiamantes, unos investigadores han conseguido suficiente coherencia del momento magnético inherente a esos defectos, como para aprovechar su potencial como sensores cuánticos de alta precisión y además biocompatibles.
Nanodiamantes. (Imagen: H.S. Knowles y C.H.H. Schulte)
En ese sentido, los nanodiamantes ofrecen potencialmente una resolución extraordinariamente precisa y la biocompatibilidad, ya que pueden ser insertados dentro de bastantes células vivientes.
Gracias a una minuciosa observación de la dinámica del espín en los centros nitrógeno-vacante de nanodiamantes, el equipo de Mete Atature, Helena Knowles y Dhiren Kara, del Laboratorio Cavendish, dependiente de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, ha conseguido ahora determinar que es la concentración de las impurezas de nitrógeno lo que actúa de manera decisiva sobre la coherencia, y no las interacciones con espines en la superficie cristalina.
Recurriendo a la estrategia de controlar la dinámica de estas impurezas de nitrógeno separadamente, los autores del nuevo estudio han logrado incrementar los tiempos de coherencia de los centros nitrógeno-vacante hasta el récord de 0,07 milisegundos de duración extra con respecto a lo conseguido en cualquier otro experimento previo del que se tenga noticia, lo que demuestra ya sin dudas que los nanodiamantes son un material sumamente prometedor para los sensores cuánticos.
A través de sensores de esa clase insertados dentro de células vivas, sería posible conocer de un modo muchísimo más profundo que lo que ha sido posible hasta ahora, detalles sobre reacciones químicas dentro de células individuales, señales en redes neurales, y el origen del magnetismo en algunos materiales exóticos.
Los resultados de la nueva investigación demuestran el magnífico potencial de lo que Knowles califica como el detector de temperatura y campo magnético más pequeño del mundo. Los centros nitrógeno-vacante permiten detectar cambios de temperatura y de magnetismo en unas pocas decenas de nanómetros. Ningún otro sensor ha tenido antes esta resolución espacial bajo condiciones ambientales normales.
La biocompatibilidad del nanodiamante puede posibilitar un acceso óptico no invasivo a cambios magnéticos dentro de una célula viviente, o, en otras palabras, la capacidad de hacer lo que esencialmente sería un escaneo de resonancia magnética, y detectar, por ejemplo, la reacción de una célula a un fármaco en tiempo real.
También sería posible desentrañar algunos de los misterios más importantes en la ciencia de los materiales, como por ejemplo el ordenamiento magnético en los bordes del grafeno o el origen del magnetismo en ciertos materiales de óxido.
Fuente: http://noticiasdelaciencia.com
