Verbundprojekt: Mikroreaktor, ausgestattet mit nanoskaligen Quantensensoren zur Überwachung der Prozessparameter Druck, Temperatur und Konzentration (MikQSens); Teilvorhaben: Entwicklung einer auf Quantensensoren basierenden nanoskaligen NMR-Analytik für Subpikoliter-Volumina zur Anwendung in Mikroreaktoren

Abstract

Ziel dieses Projektes war es, die Synthese von Nanodiamanten, die Stickstoff- und Siliziumatome enthalten, zu erforschen und für multifunktionale Quantensensoren zu nutzen. Die folgenden Ergebnisse wurden erzielt:

Synthese von Diamant-Nanokristallen in einer Diamant-Ambosszelle. Obwohl wir die Synthese von Diamant-Nanokristallen nachweisen konnten, war die Menge an Diamantpartikeln für weitere Sensorik Experimente zu gering. Der Versuch, Nanodiamanten bei niedriger Temperatur und hohem Druck zu synthetisieren, war nicht in vollem Umfang erfolgreich. Diamanten wurden nur bei hoher Temperatur synthetisiert, bei der die Keimmoleküle zerstört werden. Gleichzeitig konnten wir in Zusammenarbeit mit externen Partnern Diamantpartikel mithilfe von Selbstkeimungstechniken (ohne Adamantan-Keime) synthetisieren. Wir haben Quanten-Sensing-Experimente durchgeführt, die den Nachweis von Kernspinresonanzsignalen auf dem Basis von NV-Zentren demonstrieren. Es ist uns gelungen, Protokolle zu optimieren und hochauflösende NMR-Spektroskopie mit nanoskaligen Probenvolumina zu demonstrieren. Wir haben eine multifunktionale Quantenmessplattform für Temperatur- und Radikalkonzentrationsmessungen entwickelt. Nanoskalige Temperaturmessungen wurden auf der Basis der temperaturabhängigen Fluoreszenz von NV und SiV-Zentren realisiert.

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