DIADEMS – w poszukiwaniu czujnika przyćmionego blaskiem

W ramach projektu DIADEMS (DIAmond Devices Enabled Metrology and Sensing) pojedynczy atom w krysztale diamentu jest zastępowany atomem azotu w procesie zwanym domieszkowaniem. Dzięki spułapkowaniu azotu w krysztale, naukowcy są w stanie uzyskać strukturę przypominającą atom o swoistych właściwościach magnetycznych, podlegających prawom mechaniki kwantowej.

„To oznacza, że ostatecznie możemy opracować maleńkie czujniki do wykrywania niewielkich sygnałów magnetycznych. Tego typu sygnały magnetyczne pozwoliłyby nam na przykład monitorować aktywność elektryczną neuronów na diamentowym slajdzie i obserwować jak funkcjonują w grupie” – wyjaśnia dr Thierry Debuisschert, koordynator projektu DIADEMS z grupy Thales we Francji.

„W przyszłości być może będziemy w stanie zobaczyć, czy dany neuron reaguje na substancję chemiczną zastosowaną w celach terapeutycznych”. Tego typu osiągnięcie pomoże w badaniach nad chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak Alzhemier.

Czy będą to nauki o życiu, fizyka czy chemia, to wszędzie tam, gdzie pole magnetyczne ma znaczenie, prace prowadzone w ramach DIADEMS mogą wprowadzić nową jakość.

Otwiera się cała skarbnica zastosowań

Innowacyjna możliwość sprawdzenia, jak reagują molekuły na podstawie odczytu zmian w spinie ich elektronów oznacza, że naukowcy będą w stanie analizować w skali molekularnej i atomowej, co dokładnie dzieje się w czasie reakcji chemicznych.

„Możliwość tak szczegółowego monitoringu otwiera szeroką gamę zastosowań” – zauważa Debuisschert.

Technika komputerowa również jest potencjalnym beneficjentem, gdyż czujniki można wykorzystać do opracowania małych dysków pamięci o wysokiej gęstości.

„Pojemność dysków cały czas rośnie, przy jednoczesnym kurczeniu się powierzchni magnetycznej wykorzystywanej do przechowywania informacji. Praca na poziomie atomowym i molekularnym umożliwiłaby nam kontrolę urządzeń pamięciowych w skali wymaganej przez pamięć o wysokiej gęstości” – dodaje.

Wyniki prac badawczych

Debuisschert jest zafascynowany połączeniem fizyki atomowej i mechaniki kwantowej oraz ich praktycznymi zastosowaniami. „Funkcjonujemy w kontekście przemysłowym, a zatem na zakończenie prac badawczych musimy pokazać realne, atrakcyjne rynkowo zastosowania”.

Fakt, że partnerzy DIADEMS wykorzystują diamenty syntetyczne w temperaturze pokojowej, oznacza, że technologia, po ostatecznym dopracowaniu, będzie łatwiejsza do zastosowania i wprowadzenia na rynek. „Mimo tego – jak twierdzi Debuisschert – jako że wciąż jesteśmy na etapie prowadzenia badań, dofinansowanie ze środków unijnych jest niezbędne”.

Zalety pracy na szczeblu UE

Mimo iż przedsięwzięcie nie mogłoby zaistnieć bez dofinansowania ze środków UE, szczególnie ważnym aspektem projektu na skale unijną jest zdaniem Debuisscherta współpraca 15 partnerów z różnych środowisk akademickich i przemysłowych. „Mamy możliwość bezpośredniego czerpania informacji o wszelkich najnowszych wynikach prac prowadzonych w laboratoriach UE, co pozwala zaoszczędzić wiele czasu i wymieniać się pomysłami w sposób specyficzny dla projektów europejskich” – wyjaśnia.

„Dzięki temu nadal pozostajemy konkurencyjni w stosunku do poważnych rywali z zagranicy”.

Realizacja zaplanowanego na cztery lata projektu rozpoczęła się we wrześniu 2013 r. Dofinansowanie UE, z budżetu „Przyszłe i powstające technologie”, wyniesie 6 mln EUR.

Link do strony internetowej projektu
Horizon Magazine