Процедура електрокардіографії реєструє електричну активність серця за допомогою електродів, приклеєних до шкіри. Показання ЕКГ залежить від відмінностей в електропровідності тканин тіла. Магнітокардіографія (МКГ) вловлює магнітні поля, створювані активністю серця: вона вимагає контакту зі шкірою, і провідність тканин майже впливає точність вимірів. Однак для реєстрації таких сигналів потрібні надзвичайно чутливі прилади — у минулому МКГ вимагали дорогих і складних технологій на кшталт надпровідних квантових інтерференційних пристроїв і магнітометрів, що оптично накачуються. До цих пір ці методи перевершували алмазні датчики за чутливістю та здатністю відрізняти сигнал від фонового шуму.
Вчені з Майнцького університету ім. Гутенберга взялися досліджувати можливості практичного застосування алмазів у медичних магнітних вимірах. Вони виготовили датчик з алмазом у формі зрізаної піраміди та об'ємом менше 0,5 мм³. Малий розмір полегшує використання і дозволяє картувати магнітні сигнали докладніше і за кімнатної температури. До того ж, прилад працює без магнітного поля усунення - зовнішнього магнітного поля, яке в інших системах використовується для відсіювання навколишніх магнітних перешкод.
Результати вимірів продемонстрували потенціал для медичного застосування, а також дозволили визначити, які саме удосконалення необхідні для практичного впровадження цих систем, пише Scitech Daily.
«Магнітометри на NV-центрах відрізняються швидкою ініціалізацією, чудовою біосумісністю та стабільною роботою у широкому діапазоні температур. Це робить їх особливо привабливими для біомедичних застосувань», - сказав Арне Вікенброк, координатор проекту.
NV означає "азотно-заміщену вакансію", особливий дефект кристалічної структури алмазу. У NV-центрі атом азоту займає місце атома вуглецю, а поруч із ним залишається порожня позиція. Дослідники можуть вивчати енергетичні рівні цих центрів, щоб робити точні вимірювання магнітних та електричних полів, температури та механічних напруг.
Два просторово рознесені датчики можуть утворювати градієнтометр, що реєструє різницю значень магнітного поля в точках їх розміщення. Такий підхід використовується в онкохірургії та дозволяє відстежувати активність нервів під час операцій в умовах відсутності магнітного екранування. Чутливість до просторових змін поля також допоможе виділити сигнал серця плода на тлі сигналу матері без проведення інвазивних процедур.
Один із шляхів до поліпшення характеристик приладу — концентрація більшого магнітного поля в крихітному алмазі: структури, які називають концентраторами потоку, збирають магнітний потік у зону датчика, посилюючи сигнал. Малий об'єм датчиків дозволяє посилити сигнал більш ніж у 100 разів, і поєднання детекторів з такими структурами згодом могло забезпечити порівняння з ЕКГ якість зображення.
"Адаптація магнітних структур для оптимальної концентрації силових ліній магнітного поля від джерела всередині алмазу - це шлях до практичного впровадження цих квантових технологій", - заявив Мухіба Омар, творець детектора.
Сучасна наука вміє реєструвати гравітаційні хвилі, або обурення тканини простору-часу, на високих і наднизьких частотах, проте середньочастотний діапазон залишається сліпою зоною. Нова концепція детектора, запропонована рік тому, використовує передові технології оптичних резонаторів та атомних годинників для виявлення гравітаційних хвиль у важкоуловимому мілігерцовому діапазоні.
