Description du projet
Des capteurs magnétiques évolutifs pour des applications biomédicales
Les centres azote-lacune présents dans le diamant sont considérés comme des capteurs quantiques prometteurs pour des applications telles que l’imagerie magnéto-optique, la thermométrie et la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire. Cependant, certains obstacles empêchent l’intégration de capteurs quantiques à base de diamant sur une puce en silicium. À cette fin, le projet QSENS-NMR, financé par l’UE, entend tirer parti des défauts de vacance du silicium dans le carbure de silicium 4H (4H-SiC). En utilisant des techniques éprouvées de collage de plaquettes de 6 pouces de 4H-SiC et de dioxyde de silicium sur des plaquettes de silicium, QSENS-NMR démontrera une approche compatible avec le CMOS pour la fabrication de guides d’ondes. Des défauts de vacance de silicium peu profonds seront implantés à l’aide d’un faisceau d’ions focalisé évolutif. Les résultats du projet pourraient avoir des implications considérables en biomédecine. Des milliers de capteurs magnétiques nucléaires intégrés sur une seule puce pourraient être utilisés comme outil évolutif pour le diagnostic du cancer ou des virus.
Objectif
Quantum enhanced magnetometers (QEM) based on nitrogen vacancy centres in diamond provide nanoscale spatial resolution and single atom sensitivity that can achieve magneto-optical imaging, thermometry and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy of individual molecules. These have implications in various areas of fundamental science, biomedicine and information storage. One goal of QSENS-NMR is to solve the main challenges which prevent diamond to integrate and scale up thousands of QEM's on a single chip. These consider: challenging diamond waveguide fabrication, incompatibility with the Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) industry, scalability and commercialisation limitation given by the expensive, time consuming material growth and wafer size of diamond. QSENS-NMR aims to solve these issues by utilising Silicon Vacancy (SiV) defects in 4H-Silicon carbide (4H-SiC) material. Thanks to wafer bonding pieces from 6 inch 4H-SiC and Silicon Dioxide on Silicon wafers, QSENS-NMR will demonstrate waveguide fabrication in a CMOS compatible manner where shallow SiV defects will be implanted using scalable Focus Ion Beam. In such configuration, light can be easily coupled to simultaneously excite multiple defects. Additional fabrication of gold contacts will demonstrate the first on chip spin control and photoelectrical spin readout (PDMR) of single colour centers in SiC. The second goal of QSENS-NMR is to utilise the opportunity to manipulate and measure spin states in order to demonstrate the first submiliHertz NMR spectroscopy with SiC colour centres. By integrating simple, microfluidic channels, multiple samples of water can be delivered to various spatial locations of the chip where high resolution NMR measurements will be achieved using the Quantum Homodyne technique. QSENS-NMR thus paves the way to one day possibly scale up to thousands of NMR sensors on a single chip which can be used as a scalable diagnostic tool for cancer or viral research.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
89081 Ulm
Allemagne