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

Farbzentren sind eine neue Klasse von externen Markern mit außergewöhnlich hohem Anwendungspotential, bedingt durch die Abwesenheit von Ausbleichen oder Blinken sogar nach monatelanger kontinuierlicher Anregung, während Sie eine Helligkeit aufweisen, die vergleichbar ist mit der von fluoreszierenden Proteinen. Des Weiteren können derartige Farbzentren als Nano-Sensoren verwendet werden. Ein prominentes Beispiel ist der NV Defekt in Diamant. Von Mitgliedern des DIABASE Konsortiums wurde bereits nachgewiesen, dass dieses Farbzentrum einzigartige Eigenschaften als Fluoreszenz-Marker und Sensor für magnetische und elektrische Felder, wie auch für Temperatur-Messungen aufweist. Wir werden die Herstellung, Erforschung und Nutzung von neuen Farbzentren in Kohlenstoff-basierten Materialien wie Diamant und Karborund (Siliziumcarbid, SiC) vorantreiben und Experimente auf Einzeldefekt-Ebene in Nanomaterialien realisieren. Das Hauptaugenmerk wird auf Farbzentren liegen, die im nah-infraroten (NIR) Spektralbereich optisch aktiv sind, was für in vivo biologische Anwendungen vorteilhaft ist, aufgrund der tiefen Gewebe-Eindringtiefe. Das Sensorprinzip basiert auf Varianten der optisch detektierten Magnetresonanz Technik (ODMR) mit Einzelspin-Empfindlichkeit. Monat 9 (3.4): Demonstration von Vektor Magnetometrie Um die Stärke und die Orientierung des äußeren Magnetfeldes relativ zur Kristallachse zu messen verwenden wir Spin-3/2 Defekt-Zentren in SiC mit hexagonaler Gitterstruktur. Monat 18 (3.4): Demonstration von Temperatur-Sensorik Die Idee ist, die enorme thermische Verschiebung der Spinresonanz-Frequenz von etwa 1 MHz/K bei Raumtemperatur zu verwenden, um die Temperatur örtlich zu detektieren. Monat 24 (4.2): Demonstration von integrierten Nano-Sensoren Wir werden die Methoden aus Unteraufgabe 3.4 kombinieren, um das Magnetfeld und die Temperatur gleichzeitig zu detektieren. Verschiedene Zentren können simultan adressiert werden, wenn man verschiedene Frequenzen verwendet.