Un capteur quantique à base de diamant mesure les signaux cardiaques d'un rat
Les capteurs quantiques permettent de mesurer les champs magnétiques extrêmement faibles du cœur. Mais les appareils actuels sont chers, encombrants et doivent être refroidis à grands frais. Il existe désormais une alternative prometteuse.
Pour la première fois, un capteur quantique à base de diamant a mesuré les signaux magnétiques cardiaques d'un animal hors de son corps. C'est ce que rapporte une équipe dirigée par Xing Rong de l'Université des Sciences et Technologies de Chine dans une étude en cours d'examen par les pairs, publiée sur le serveur Preprint "arXiv". Elle devrait être publiée prochainement dans la revue "Physical Review Applied". Il s'agit d'une étape importante vers la généralisation de l'utilisation de capteurs quantiques hautement sensibles en médecine.
Les signaux magnétiques cardiaques sont un indicateur utile des maladies cardiovasculaires. Mais ils sont aussi extrêmement difficiles à détecter, car l'intensité de leur champ magnétique est de l'ordre du picotesla, soit des millions de fois plus faible que celle du champ magnétique terrestre, par exemple. Pour mesurer les signaux, les médecins utilisent jusqu'à présent des capteurs de champ magnétique supraconducteurs spéciaux, appelés SQUID, qui sont très coûteux et encombrants et doivent être refroidis à des températures extrêmement basses de l'ordre du millikelvin. Une amélioration pourrait être apportée par des dispositifs quantiques sensibles à base de diamant. En effet, à la différence des interféromètres quantiques supraconducteurs (SQUID), il est possible de les faire fonctionner à température ambiante. Mais jusqu'à présent, leur utilisation nécessitait une opération à thorax ouvert, a déclaré Xing Rong, premier auteur, au "New Scientist".
Le capteur quantique qu'il a développé avec ses collègues contient un diamant d'environ 100 microns d'épaisseur dont certains atomes de carbone ont été retirés et remplacés par de l'azote. Ces changements affectent les états quantiques que peuvent prendre les électrons du diamant. Lorsque le diamant est irradié par un laser et des micro-ondes, il brille avec une intensité différente lorsqu'il perçoit différents champs magnétiques.
Les chercheurs ont testé leur capteur sur un rat vivant. Pour détecter les signaux cardiaques, ils ont utilisé différentes techniques pour améliorer la sensibilité. Ils ont ainsi amplifié le signal magnétique autour du diamant à l'aide de certains composants qui concentrent le flux magnétique. Bien que le capteur manque encore de précision, l'expérience a prouvé que cette approche non invasive peut fonctionner, a déclaré Ziyun Yu, membre de l'équipe.
Jörg Wrachtrup, de l'Université de Stuttgart, a déclaré au New Scientist qu'il y avait déjà eu des démonstrations similaires, mais qu'elles avaient eu lieu dans des situations de laboratoire plus artificielles. "Si la sensibilité du nouveau capteur était améliorée, sa petite taille permettrait de l'installer sur des appareils médicaux existants tels que des endoscopes, par exemple. "Cela aurait un impact sur les applications cliniques quotidiennes", a-t-il déclaré. "Des chirurgiens m'ont déjà dit qu'un tel dispositif serait très utile"
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L'article original sur Spektrum.de
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