Opis projektu
Nanodiamenty z centrami defektowymi mają ogromny potencjał jako elementy czujników kwantowych w biologii
Zastosowanie nanosond w biologii mogłoby przyczynić się do lepszego zrozumienia mechanizmów komórkowych poprzez wykrywanie odpowiednich cząsteczek lub procesów. Naukowcy wykazali ostatnio, że centra azot–wakancja w nanodiamentach mogą służyć jako ultraczułe sondy optyczne dla reakcji redoks. Defekty punktowe w nanodiamentach dają możliwość wykrywania i lokalizacji jonów i cząsteczek wewnątrzkomórkowych. Wydłużenie ich dość krótkiego czasu koherencji oraz poprawa specyficzności i stabilności koloidalnej mogłoby dodatkowo zwiększyć ich czułość. Zespół finansowanego przez UE projekt ChemiQS chce stawić czoło tym wyzwaniom poprzez opracowanie nowego podejścia chemicznego w celu poprawy właściwości spinu centrum azot-wakancja, poprzez wytworzenie ultracienkich powłok polimerowych na diamentach oraz zastosowanie zaawansowanych technik chemicznych do wykrywania analitów.
Cel
Quantum sensing is a recent, dynamically expanding field affecting many scientific and industrial disciplines, including chemistry, biochemistry, biology and medicine. I have been advancing this field by developing quantum physical principles for the detection of Nitrogen‑Vacancy (NV) spin states in diamond. In my recent collaboration with the hosting supervisor, we have demonstrated that nanodiamond particles (NDs) can act as an optical probe for redox reactions reaching unprecedented sensitivity of 10 external spins. ND probes have enormous potential for instance for intracellular localized detection, but the sensitivity is limited by short NV coherence times due to subsurface defects and unsaturated bonds. Moreover, the sensor specificity and colloidal stability in the biological liquids need to be addressed. I aim to tackle these drawbacks by developing a radically novel chemical approach to remove the unpaired electrons and by engineering ultrathin polymer coatings and linking strategies. To reach the project's complex goals, a highly interdisciplinary approach is proposed. My plan is to 1) annihilate the dangling bonds and subsurface defects by controlled surface removal using radical etching in the gas phase, 2) develop colloidally stable ND probes using ultrathin polymer coating, 3) use NV spin properties to optically detect paramagnetic ions and nucleic acids in biologically relevant conditions with unprecedented sensitivity. The proposed fellowship will allow me to look at the problematics of quantum sensors from the chemical point of view, complementing my expertise in physics. Furthermore, acquiring chemical skills by working in a leading ND surface chemistry group, will improve my prospects to become a leader in the topic of quantum biological sensing, which I want to pursue further in my home country. At the same time, I would like to bring to the host group my expertise in quantum sensing methodology that will be used in the project and beyond it.
Dziedzina nauki
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesnucleic acids
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryorganic reactions
- natural scienceschemical sciencespolymer sciences
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
Program(-y)
Temat(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSzczegółowe działanie
H2020-WF-03-2020
System finansowania
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFKoordynator
16610 Praha 6
Czechy