IOCB Prag’dan Dr. Petr Cígler liderliğindeki üç kıtadan bilim adamlarından oluşan uluslararası bir ekip, yalnızca birkaç dakika içinde nanoelmaslarda ışık yayan kuantum merkezleri oluşturmak için bir yöntem geliştirdi. Süreç, yalnızca bir haftada, geleneksel yöntemlerin kırk yıldan fazla bir sürede üretebileceği kadar malzeme üretebiliyor.
Dahası, ortaya çıkan nanoelmaslar gelişmiş optik ve kuantum özellikler gösteriyor. Bu atılım bizi araştırma ve teknolojide geniş uygulamalara sahip olan daha kaliteli ve daha uygun fiyatlı kuantum nanoelmasların endüstriyel üretimine bir adım daha yaklaştırıyor. Makale şurada yayınlandı: Gelişmiş Fonksiyonel Malzemeler.
Araştırma ekibi, Basınç ve Sıcaklık Kübitleri (PTQ) adı verilen ve yalnızca dört dakika süren yeni bir prosedür başlattı. Elmas tozu, Dünya’nın mantosunun derinliklerinde bulunan koşulları yeniden üreten, son derece yüksek basınç ve sıcaklık üreten bir prese yerleştirilir. Bu koşullar altında nanoelmasların içinde kuantum merkezleri oluşur.
Parçacıkların birbirine kaynaşmasını önlemek için sıradan sofra tuzu eklenir. Isıtma sırasında eriyerek koruyucu bir ortam yaratır. İşlemden sonra tuz su ile kolayca uzaklaştırılır ve geriye saf, parlak bir malzeme kalır.
Petr Cígler’in grubunda doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ilk yazarı Dr. Michal Gulka, “Nanodiamondlarda kuantum merkezlerinin oluşturulmasını standart prosedürle karşılaştırıldığında bin kattan fazla hızlandırdık. Şimdiye kadar, elmas tozunun yüklü parçacıklardan oluşan bir ışınla iki hafta boyunca ışınlanması ve ardından yüksek sıcaklıkta tavlanması gerekiyordu. Sonuç, bir gramdan daha az kullanılabilir malzemeydi. Artık bunu kilogram cinsinden üretebiliyoruz” diyor.
Nanoelmaslar, manyetik alanları, yükü veya sıcaklığı ölçmek için gelişmiş teşhislerde kullanılan, virüsten daha küçük parçacıklardır. Elmas kafeste eksik bir karbon atomunun yanında bulunan bir nitrojen atomu olan nitrojen boşluğu (NV) merkezi sayesinde son derece hassas sensörler olarak işlev görürler. NV merkezi floresandır, yani aydınlatıldığında ışık yayar. Bu ışığın yoğunluğu ve zamanlaması, çevredeki ortamdaki değişikliklere bağlı olup, nanoelmasların tek tek molekülleri bile tespit etmesine veya hücrelerin içindeki sıcaklığı ölçmesine olanak tanır.
Projeye önemli katkı sağlayanlardan biri, bu nanosensörlerin endüstriyel üretimini başlatmayı planlayan Amerikan şirketi MegaDiamond’dur.
“Yeni yöntem sayesinde, dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlar ve şirketler, tıbbi teşhis için hassas sensörlerden manyetik rezonans gibi ilkelere dayanan yerel moleküler dedektörlere kadar yeni teknolojilere kapı açan NV merkezleriyle büyük miktarlarda yüksek kaliteli nanoelmaslar elde edebiliyor” diye ekliyor Dr. Cígler.
