Künstlicher Diamant mit gezielt implantierten Stickstoff-Vakanzzentren
Beschreibung
Motivation
Kristalldefekte, wie z.B. das hier verwendete Stickstoff-Vakanzzentrum (NV) in Diamant, dienen als vielseitig einsetzbare Plattform in den Quantentechnologien. NV-Zentren bieten eine einzigartige Kombination von Eigenschaften, die sie von anderen Technologien abhebt. So zeichnen sich z.B. Magnetometer auf Basis von NV-Zentren im Vergleich zu anderen Magnetometern (Hallsensoren, OPMs, SQUIDs) aus durch:
eine hohe Empfindlichkeit,
ein kleines Sensorvolumen,
einen hohen Dynamikbereich,
die Fähigkeit, bei Raumtemperatur zu arbeiten.
Aktuell wird in der Forschung mit selbstgebauten, hochspezialisierten Geräten gearbeitet, zu deren Bedienung Expertenwissen erforderlich ist.
Ziele und Vorgehen
Das Projekt hat das Ziel, ein anwenderfreundliches Quantenmikroskop zu entwickeln, das auch von Nicht-Expertinnen und Nicht-Experten eingesetzt werden kann. Mit dem Quantenmikroskop können sehr kleine Magnetfelder mit hoher Empfindlichkeit und nanometergenauer räumlicher Auflösung gemessen werden. Darüber hinaus sollen Magnetresonanz und neuartige optische Mikroskopie, einschließlich Multiphotonen-Anregung und Fluoreszenz-Lebensdauer-Bildgebung in einem Gerät kombiniert werden.
Innovation und Perspektiven
Die Integration der spinbasierten Quantensensorik in etablierte Mikroskopieplattformen mit benutzerfreundlicher Software und Steuerung bietet ein Instrument für Forschungslabore in Disziplinen wie Festkörperphysik, Chemie, Biologie und Medizin. Das Quantenmikroskop kann für die Entwicklung neuer Materialien, Entschlüsselung molekularer Strukturen etc. nutzbringend eingesetzt werden.
