Elektricky čtené kvantové diamantové sensory pro nukleární magnetickou resonanci a chemickou detekci
Cíle projektu
Projekt se zabývá realizací NMR senzorů s použitím dusík-vakance (NV) qubitů v diamantu, jejichž kvantové stavy jsou čtené elektricky (tj. metodou zavedenou aplikanty). Takovýto elektricky čtený NMR senzor zatím ještě nebyl zkonstruován, ale tato metoda může být velmi významná pro kompaktní NMR čipy, které se dají snadno integrovat do elektrického obvodu. Další výhodou naší metody je velká citlivost se signálem až 1000 krát vyšším než u optické metody (ODMR). Pro realizaci senzoru nejprve zavedeme čtení individuálních nukleárních spinů pomocí jednoho NV qubitu s využitím našich nedávných výsledků. Poté sestavíme samotný NMR čip s optimalizovanou MW excitací pomocí mikrovlnných rezonátorů z metamateriálů, které namodelujeme a zkonstruujeme a také s aplikací lokálních gradientů magnetických polí. K manipulaci elektrického náboje blízko rozhraní diamantu a roztoku použijeme nový návrh NV čipu v mikrofluidické cele spolu s elektrody. NMR detekce bude demonstrována na modelovém systému.
Klíčová slova
Nitrogen-vacancy centresdiamondphotoelectric detectionnuclear magnetic resonancemicrowave resonatorsquantum sensors
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
SGA0202000001
Hlavní účastníci
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta biomedicínského inženýrství
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
20-28980S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Electrically-read quantum diamond sensors for nuclear magnetic resonance and chemical sensing
Anotace anglicky
The project aims for realisation of NMR sensors based on nitrogen-vacancy (NV) qubits in diamond with electrically-read quantum states (method invented by the applicants). The electrically read NMR sensors have not been realised before and the proposed method can be of high interest for very compact NMR chips integrable with peripheral electronics. Our method has additional advantage of high sensitivity, with signal ~ 1000 x higher than optical method (ODMR). To realize the sensor we will first verify readout of individual nuclear spin with single NV qubit achieved very recently. Then we will construct NMR chips with optimal MW delivery using microwave resonators from metamaterials that will be modelled and fabricated and with local magnetic field gradients. The device will utilize a novel layout of NV chip in a microfluidic cell including field electrodes allowing to manipulate with the electric charge close to the solid-liquid interface. The NMR detection will be demonstrated on model systems.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - vedlejší obor
—
OECD FORD - další vedlejší obor
—
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)BM - Fyzika pevných látek a magnetismus
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2020
Ukončení řešení
31. 12. 2022
Poslední stav řešení
—
Poslední uvolnění podpory
8. 4. 2022
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP23-GA0-GA-R
Datum dodání záznamu
26. 6. 2023
Finance
Celkové uznané náklady
4 735 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
4 735 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
4 735 tis. Kč
Statní podpora
4 735 tis. Kč
100%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Doba řešení
01. 01. 2020 - 31. 12. 2022