Innovative Quantensensorik auf Basis von NanoDiamanten

• Antragsteller: Professor Dr. Fedor Jelezko
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Biophysik ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532771161

Diamant-Farbzentren sind zu einer weit verbreiteten Plattform für Quantentechnologien geworden, einschließlich Informationsverarbeitung, Sensorik und Metrologie oder Photonik. Grund dafür sind ihre besonderen optischen und Spin-Eigenschaften, ihre langen Kohärenzzeiten und ihre Robustheit gegenüber Umgebungsgeräuschen. Nanodiamanten (NDs), Diamantpartikel mit einer Größe von einigen Nanometern bis zu einigen hundert Nanometern, haben in letzter Zeit ebenfalls große Aufmerksamkeit gewonnen. NDs sind ungiftig, mit diversen Umgebungen kompatibel, ihre Oberfläche lässt sich leicht modifizieren, und sie können problemlos in Mikrosysteme integriert werden. Diese Eigenschaften machen NDs zu vielversprechenden Kandidaten für künftige Anwendungen in der Quantensensorik und der biomedizinischen Bildgebung. Das Projekt AQuSeND zielt auf die Entwicklung neuartiger Quantensensorprotokolle ab, die auf die Verwendung von NDs maßgeschneidert sind. Unser Ziel ist es, multimodale Sensorfähigkeiten in diesen nanoskaligen Materialien zu ermöglichen, die bereits bei massiven Diamanten verwendet werden und die nun die möglichen Anwendungen von NDs erheblich erweitern werden. Um dies zu erreichen, werden im Rahmen des Projekts experimentelle und theoretische Ansätze kombiniert, um die Eigenschaften solcher Systeme zu untersuchen, die Materialeigenschaften der NDs und die Performance der verwendeten Protokolle zu verbessern und eine neue Palette praktischer Anwendungen zu entwickeln. Es wird erwartet, dass dieses Projekt durch die Erschließung der multimodalen Quantensensor-Fähigkeiten der NDs einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung der Quantentechnologien und ihrer Anwendungen leisten wird. Es ist ein ambitioniertes und interdisziplinäres Unterfangen, das das Potenzial für bedeutende Fortschritte in sich birgt. Die größten Auswirkungen werden in den Bereichen Biophysik und Medizin erwartet, wo Nanodiamanten zu Sensoren werden können, die auf den Nachweis spezifischer Biomoleküle abzielen und detaillierte Informationen über lokale Phänomene im Nanomaßstab liefern, was ein neues, beispielloses Diagnoseinstrument darstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Polen, Spanien
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Javier Prior, Ph.D.; Professor Adam Wojciechowski, Ph.D.