ERA Net: Verbundprojekt: Hochsensible Diamant und Karborund Nano-Sensoren und Bio-Marker mit NIR optischer Adressierbarkeit (DIABASE); Teilvorhaben: Uni Ulm

Farbzentren sind eine neue Klasse an Markern mit einer ausgesprochen hohen Lichtausbeute, da sie selbst bei monatelanger Messung weder blinken noch verblassen. Zusätzlich können sie als Nanometer große Sensoren genutzt werden. Ein prominentes Beispiel ist das NV-Zentrum, welches durch die Mitglieder des DIABASE Konsortiums zu einem einzigartigen Fluoreszenzmarker und Sensor für magnetische und elektrische Felder sowie Temperatur entwickelt wurde. Wir werden neue Farbzentren in kohlenstoff-basierten Materialien untersuchen, weiterentwickeln und ihre Eigenschaften für Einzel-Spin Anwendungen in Nanomaterialien nutzbar machen. Da diese Zentren sowohl biokompatibel sind als auch ihre Eigenschaften bei atomaren Größen behalten, erlaubt unser Ansatz eine zelluläre Bildgebung und Sensorik auf der Nanometer Skala. Ein weiteres ambitioniertes Ziel, welches mit bisherigen Technologien nicht erreicht werden kann, ist die Detektion der Struktur einzelner Moleküle und die Visualisierung chemischer Reaktionen in situ. Darüber hinaus können einzelne Farbzentren aufgrund ihrer unterschiedlichen spektralen Eigenschaften gleichzeitig mehrere Eigenschaften detektieren. Dies ist ein neuer Ansatz in der Sensorik für die Echtzeit-Messung von (bio-)physikalischen und (bio-)chemischen Prozessen. Monat 9 (5.2) In der ersten Periode werden die Spin Eigenschaften von NV-Zentren in den Nanodiamanten von GPI RAS gemessen. Lange Kohärenz- und Relaxationszeiten sind wichtig für die Anwendung der NDs als Nanosensoren. Monat 12 (5.2) Freie Radikale und paramagnetische Ionen werden mittels NV-Zentren in Nanodiamanten nachgewiesen. Die Experimente werden unter gut kontrollierten Bedingungen durchgeführt, damit die Empfindlichkeit der Methode experimentell bestimmt werden kann. Monat 24 (5.2) Freie Radikale und paramagnetische Ionen werden in Zellen eingeschleust. Nachdem die Messungen an den Nanodiamanten erfolgreich waren, wird versucht die eingeschleusten Elektronenspins nachzuweisen.