محققان یک سیستم تشخیص شیمیایی بسیار حساس را با ترکیب حسگری کوانتومی و قطرات میکروسیال ایجاد کرده‌اند. این پلتفرم از نانوالماس‌های حاوی مراکز خالی نیتروژن (NV) استفاده می‌کند که در قطرات میکروسیال محصور شده‌اند. بهبود پایداری اندازه‌گیری، کاهش نویز، و هزینه کمتر در مقایسه با حسگرهای الماس تک‌کریستالی از مزایای این روش است.
این مطالعه در Science Advances منتشر شده است. این فناوری می‌تواند برای بهبود ابزارهای تجزیه‌و‌تحلیل سلولی، تشخیص بیو راکتورها، و سنجش محیط‌های سلولی مورد‌استفاده قرار گیرد. ادغام این فناوری با فلوسیتومتری -تکنیکی برای آنالیز سلول‌ها در مایع- می‌تواند متابولومیک تک‌سلولی را متحول کند. با شناسایی گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) در داخل سلول‌های منفرد، این سیستم می‌تواند به نظارت بر متابولیسم سلولی با جزئیات بی‌سابقه کمک نماید.
مراکز NV بسیار مفید هستند زیرا حالت اسپین آنها – که به خواص مغناطیسی مربوط می‌شود – به تغییرات محیطی بسیار حساس است. این حساسیت با اندازه‌گیری تغییرات نور گسیل شده توسط مراکز NV هنگام قرار گرفتن در معرض امواج مایکروویو و لیزر، به دست می‌آید.
حسگرهای کنونی مبتنی بر مراکز NV الماس‌های تک‌کریستالی هستند که بسیار گران بوده، به هم‌ترازی دقیق نیاز دارند، و برهمکنش آنها با مولکول‌های هدف محدود است. در مقابل، در این مطالعه، از نانوالماس‌ها استفاده می‌شود که می‌توانند با مواد شیمیایی محیط مایع تعامل نزدیک داشته باشند. نانوالماس‌ها از نظر شیمیایی یا بیولوژیکی با بافت‌های زنده تعامل ندارند و بسیار مقرون‌به‌صرفه هستند.
برای این آزمایش، محققان از میکروسیال‌های قطره‌ای استفاده کردند، روشی که قطرات ریز مایع را در کانال‌هایی نازکتر از موی انسان سرازیر می‌کند. این قطرات به عنوان محفظه‌های واکنش میکروسکوپی عمل می‌کنند. با جریان یافتن میکروقطرات سیال درون سیستم تشخیص، محققان توانستند اندازه‌گیری‌های پایدار و با نویز بسیار کم به دست آورند.
نانوالماس‌ها در قطراتی به اندازه پیکولیتر، حدود یک میلیارد برابر کوچک‌تر از یک قطره آب استاندارد، بارگذاری می‌شوند و در آنجا با نور لیزر سبز روشن شده و در معرض میدان‌های مایکروویو قرار می‌گیرند. مراکز NV در نانوالماس‌ها فلورسانس قرمز ساطع می‌کنند که بسته به نوع ماده شیمیایی تغییر می‌کند. این سیگنال نوری با تکنیکی به نام تشدید مغناطیسی تشخیص نوری (ODMR) شناسایی و تجزیه و تحلیل می‌شود. با این سیستم، محققان توانستند یون‌های پارامغناطیس گادولینیوم را در میکروسیالی با ابعاد کمتر از 100 نانومولار شناسایی کنند.
لینک خبر: https://thequantuminsider.com/2024/12/17/researchers-drop-new-chemical-detection-system-that-unites-quantum-sensing-with-microfluidics/
