Nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, moleküllerin yapısını ve hareketlerini incelemenin en güçlü yöntemlerinden biri olmasına rağmen, geleneksel olarak zayıf sinyal gücü nedeniyle büyük numune hacimleri ve yüksek manyetik alanlar gerektiriyordu. Ancak yeni bir araştırma, bu sınırlamaları elmas kristallerindeki nitrojen boşlukları sayesinde aşmayı başardı.
Araştırmacılar, elmas içindeki nitrojen-boşluk (NV) merkezlerini kuantum sensörler olarak kullanarak, deuterium moleküllerinin nanometre boyutundaki hacimlerden NMR sinyallerini tespit etmeyi başardılar. Bu yöntem, istatistiksel spin dalgalanmalarını algılayarak geleneksel indüktif tespit yöntemlerine göre altı ila sekiz kat daha yüksek hassasiyet sunuyor.
Sistemin en büyük avantajı, geleneksel NMR cihazlarından yüz kat daha düşük manyetik alanlarda çalışabilmesi. Bu durum, büyük ve pahalı süperiletken mıknatıslara olan bağımlılığı önemli ölçüde azaltıyor.
Araştırma ekibi, deutere edilmiş polimer ve moleküler katılar üzerinde sıcaklığa bağlı ölçümler yaparak, nanoboyutta hareket ortalaması ve faz geçişlerini gözlemlemeyi başardı. Bu yetenek, malzeme biliminden biyomedikal uygulamalara kadar geniş bir yelpazede yeni araştırma olanakları açıyor.