Diamant‐Quantensensoren in der Biologie

Die gegenwärtig verfügbaren Techniken der molekularen Bildgebung, die atomare Auflösung erzielen, benötigen extreme Arbeitsbedingungen wie niedrige Temperaturen, Vakuum sowie große Probenvolumina. Quantensensoren, die auf der spinabhängigen Photolumineszenz von Stickstoff‐Fehlstellen(NV)‐Zentren basieren, haben ein großes Potenzial für die Detektion einzelner Moleküle mit atomarer Auflösung bei Raumtemperatur. In Diamant‐Nanopartikeln können NV‐Zentren gezielt implantiert werden, sodass einzigartige Nanosensoren entstehen, die in lebende biologische Systeme eindringen können. Aus diesen Gründen könnte die Diamant‐Sensorik einen noch nie dagewesenen Einblick in die Struktur und Funktion von einzelnen Biomolekülen unter physiologischen Bedingungen liefern, sodass sich biologische Prozesse bis auf das Quantenniveau und mit atomarer Auflösung beobachten ließen. Die theoretischen Grundlagen der Diamant‐Quantensensoren und die aktuellen Entwicklungen von ihrer Herstellung bis zu den verschiedenen Sensor‐Techniken werden in diesem Kurzaufsatz erörtert.