Mikroreaktor, ausgestattet mit nanoskaligen Quantensensoren zur Überwachung der Prozessparameter Druck, Temperatur und Konzentration; Akronym: MikQSens; Teilvorhaben: Einbindung funktionalisierter Nanodiamanten in kommerziell verwendete Substrate und Mikroreaktor-Plattformen und Evaluierung der Funktionsmuster; "Anwendungsbezogene Forschung in der Quantensensorik, -metrologie sowie -bildgebung" im Rahmen des Programms "Quantentechnologien - von den Grundlagen zum Markt"

Abstract

Im Rahmen des MMT-Teilprojektes konnte die Einbindung von Diamantstrukturen in Mikroreaktoren erfolgreich demonstriert werden. Die Messungen beim Projektpartner Universität Ulm bei unterschiedlichsten Temperaturen haben den Nachweis der Funktion erbracht. Die zur Verfügung gestellten Bulk-Quantendiamanten konnten mit dem vorgegebenen Temperaturlimit von 700°C robust in Kanälen von Borofloatwafern fixiert werden. Die Funktion konnte nach dem Bondprozess der 0,3mm dicken Deckplatte als auch nach Bonden der Gewinde nachgewiesen werden. Die Toleranzen für das Einbonden von einem Diamanten in einen Kanal sind hier noch weiter zu verringern, um eine mögliche Verschiebung des dotierten Bereiches aus dem Focus auszuschließen. Der Signalabfall beim Testchip C#4, bei dem der Kanal mit den NV-Nanodiamanten beschichtet wurde zeigt, dass hier noch weitere Versuche notwendig sind, um eine haftfestere Verbindung der NV-Nanodiamanten im Kanal für eine Anwendung zu erreichen. In der Physik ist optisch detektierte Magnetresonanz (ODMR) eine Doppelresonanztechnik, bei der der Elektronenspinzustand eines Kristalldefektes (hier durch Stickstoff Implantation in dem Diamanten erzeugte Kristalldefekte) zur Auslesung optisch gepumpt wird. Ausgewertet wird die Änderung der Frequenz, 1°C erzeugt eine Änderung von ca. 80kHz, eine Druckänderung von einem Bar würde eine Änderung von ca. 16 kHz erzeugen. Änderungen in der Signalstärke im Verlauf der Messungen zeigten aber, dass einige der Nanodiamanten bei den Temperaturtests noch ausgewaschen wurden. Datei-Upload durch TIB