Espectroscopia de resonancia magnética nuclear en un volumen de muestra de (5 nanómetros) 3

Área de la Ciencia:

• Física Física es la física de las cosas.
• Química Química es la química.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• La espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una poderosa técnica analítica.
• La aplicación de RMN a muestras a nanoescala ha sido un desafío, ya que normalmente requiere temperaturas extremadamente bajas y un esfuerzo experimental significativo.
• Los métodos anteriores carecían de la sensibilidad para detectar señales de volúmenes de muestra muy pequeños.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la viabilidad de realizar espectroscopia de RMN en muestras a nanoescala bajo condiciones ambientales.
• Desarrollar un nuevo método para detectar señales de RMN a partir de volúmenes extremadamente pequeños de materia orgánica.

Principales métodos:

• Utilizó un único centro de defecto de vacío de nitrógeno (NV) en diamante como un sensor de campo magnético de tamaño atómico.
• Incorporó el centro de NV aproximadamente 7 nanómetros debajo de la superficie del diamante.
• Colocado varias muestras de fluidos y sólidos orgánicos en la superficie del diamante para su análisis.
• Espectro de RMN grabado de un voxel (5-nanómetro) ^3 de la muestra.

Principales resultados:

• Se detectaron con éxito señales de RMN de volúmenes a nanoescala de muestras orgánicas a temperatura ambiente.
• El volumen de detección contenía tan sólo 10^4 espines nucleares.
• El método logró sensibilidad con sólo 10^2 espines estadísticamente polarizados.

Conclusiones:

• Demostró una nueva capacidad para la espectroscopia de RMN a nanoescala en condiciones ambientales.
• El centro de vacío de nitrógeno en el diamante sirve como un sensor altamente sensible para detectar señales de RMN de conjuntos de espín mínimo.
• Esta técnica abre nuevas vías para el análisis químico y físico de materiales a nanoescala.