Un sensore quantistico basato sul diamante misura i segnali cardiaci di un topo
I sensori quantistici possono essere utilizzati per misurare i campi magnetici estremamente deboli del cuore. Tuttavia, i dispositivi esistenti sono costosi, ingombranti e richiedono un complesso raffreddamento. Ora esiste un'alternativa promettente.
Per la prima volta, un sensore quantistico basato sul diamante ha misurato i segnali magnetici del cuore di un animale al di fuori del corpo. Lo riferisce un team guidato da Xing Rong dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina in uno studio, non ancora finalizzato, pubblicato sul server di preprint "arXiv". Presto apparirà sulla rivista "Physical Review Applied". Si tratta di un passo importante verso l'utilizzo diffuso di sensori altamente sensibili e basati sulla quantistica in medicina.
I segnali magnetici provenienti dal cuore sono un utile indicatore delle malattie cardiovascolari. Tuttavia, sono anche estremamente difficili da rilevare perché l'intensità del loro campo magnetico è nell'ordine dei picotesla ed è quindi milioni di volte più debole di quella del campo magnetico terrestre, ad esempio. Per misurare i segnali, finora i medici hanno utilizzato speciali sensori di campo magnetico superconduttori, noti come SQUID, che sono molto costosi e ingombranti e devono essere raffreddati a temperature estremamente basse, nell'ordine dei millikelvin. I dispositivi quantistici sensibili basati sui diamanti potrebbero rappresentare un miglioramento. A differenza degli interferometri quantistici superconduttori (SQUID), questi possono funzionare anche a temperatura ambiente. Finora, però, per utilizzarli era necessario un intervento chirurgico a torace aperto, ha spiegato a New Scientist il primo autore Xing Rong.
Il sensore quantistico di Xing Rong è stato progettato per essere utilizzato a temperatura ambiente.
Il sensore quantistico che ha sviluppato insieme ai suoi colleghi contiene un diamante di circa 100 micrometri di spessore, in cui alcuni atomi di carbonio sono stati rimossi e sostituiti con azoto. Questi cambiamenti influenzano gli stati quantici che gli elettroni del diamante possono assumere. Quando il diamante viene irradiato con un laser e delle microonde, si illumina con intensità diverse quando percepisce diversi campi magnetici.
I ricercatori hanno testato il loro sensore con un'analisi di 100 micrometri di spessore.
I ricercatori hanno provato il loro sensore su un topo vivo. Per registrare i segnali cardiaci, hanno utilizzato diverse tecniche per migliorare la sensibilità. Ad esempio, hanno amplificato il segnale magnetico intorno al diamante con l'aiuto di diversi componenti che raggruppano il flusso magnetico. Sebbene il sensore manchi ancora di precisione, l'esperimento ha dimostrato che questo approccio non invasivo può funzionare, ha dichiarato Ziyun Yu, membro del team.
Jörg Wrachtrup dell'Università di Stoccarda ha dichiarato al New Scientist che, sebbene siano già state effettuate dimostrazioni simili, queste si sono svolte in situazioni di laboratorio più artificiali. "Se la sensibilità del nuovo sensore venisse migliorata, grazie alle sue dimensioni ridotte potrebbe essere applicato ai dispositivi medici esistenti, come ad esempio gli endoscopi. "Questo avrebbe un impatto sulle applicazioni cliniche di tutti i giorni", ha detto. "I chirurghi mi hanno già detto che un dispositivo del genere sarebbe molto utile."
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articolo originale su Spektrum.de
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