Mit Diamanten tiefer Blick in die Welt der Moleküle

Atomkerne erzeugen ein charakteristisches Magnetfeld um sich herum. Kernspintomographen nutzen das, um damit Bilder vom Innern eines Körpers zu produzieren. Alles, was kleiner als ein Millimeter ist, kann damit aber nicht erkannt werden.
Das könnte sich jetzt ändern. Ein neuer Sensor aus Diamant kann bis in den Nanometerbereich Magnetfelder von Molekülen detektieren, die auf seine Oberfläche aufgebracht werden.
Dabei nutzt man im Diamanten rot leuchtende Farbdefekte, die dort entstehen, wo "Verunreinigungen" - hier Sitckstoffatome im Kohlenstoffgitter - in die Nähe von Leerstellen im Gitter geraten.
Mit Mikrowellen und Laserlicht lässt sich aus dem Licht eines einzelnen Farbzentrums das Magnetfeld seiner Umgebung auslesen.
Nächster Schritt soll jetzt die Erfassung dreidimensionaler Kernspin-Bildern mit einer Auflösung bis hinunter auf die Ebene von Molekülen sein.

Grafik: Computervisualisierung des Experiments zur Kernspin-Detektion. Mit einem einzelnen Farbzentrum in Diamant (roter Punkt) lässt sich das Kernspin-Magnetfeld eines wenige Nanometer großen Volumens (farbiger Tropfen, obere Bildhälfte) nachweisen.

Universität Stuttgart