QUANTUM SENSING IN BIOLOGICAL ENVIRONMENTS: NV CENTERS FOR CELLULAR MAGNETOMETRY

Abstract

Medan magnet biologis, yang dihasilkan oleh aktivitas seluler atau proses biokimia, sangat lemah dan sulit dideteksi tanpa merusak sel. Latar belakang penelitian ini adalah untuk memanfaatkan pusat cacat nitrogen-vakansi (NV) dalam intan sebagai sensor kuantum untuk magnetometri seluler, memungkinkan pencitraan medan magnet biologis dengan resolusi tinggi dan non-invasif. Metode yang digunakan melibatkan fabrikasi nanopartikel intan yang mengandung NV center dan pengiriman mereka ke dalam sel. Pengukuran dilakukan menggunakan teknik resonansi magnetik optik untuk mendeteksi perubahan medan magnet yang memengaruhi keadaan spin NV center. Eksperimen dilakukan untuk memetakan medan magnet yang dihasilkan oleh aktivitas neuron, metabolisme sel, atau interaksi biomolekuler. Hasil menunjukkan kemampuan untuk mendeteksi medan magnet yang sangat lemah dalam sel hidup dengan resolusi nanometer, memberikan wawasan tentang proses biokimia dan bioelektrik. Pembahasan menekankan bahwa sensor kuantum berbasis NV center merevolusi biosensing, membuka jalan bagi diagnostik baru dan pemahaman yang lebih dalam tentang biologi seluler. Penelitian ini menjembatani fisika kuantum, ilmu material, dan biologi, menjanjikan inovasi dalam pencitraan biomedis.