Descrizione del progetto
Sensori magnetici scalabili per applicazioni biomediche
I centri di azoto vacante nel diamante si sono rivelati sensori quantistici promettenti per applicazioni che comprendono l’imaging magneto-ottico, la termometria e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare. Tuttavia, alcune difficoltà impediscono l’integrazione del sensore quantistico basato sul diamante su un chip di silicio. A questo scopo, il progetto QSENS-NMR, finanziato dall’UE, si propone di sfruttare i difetti di vacanza del silicio nel carburo di silicio 4H (4H-SiC). Utilizzando tecniche consolidate di «wafer bonding» per 4H-SiC da 6 pollici e biossido di silicio su wafer di silicio, QSENS-NMR dimostrerà un approccio compatibile con CMOS per la fabbricazione di guide d’onda. Difetti di vacanza superficiali del silicio saranno impiantati utilizzando un fascio ionico focalizzato scalabile. I risultati del progetto potrebbero avere ripercussioni di vasta portata nel campo della biomedicina. Migliaia di sensori magnetici nucleari integrati su un singolo chip potrebbero essere usati come strumento scalabile per diagnosticare il cancro o virus.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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89081 Ulm
Germania