Алмазная пыль следит за химией в реальном времени экспресс
Щепотка алмазной пыли, брошенная в стакан с жидкостью, работает как сотни крошечных магнитных компасов. Когда рядом появляются молекулы с неспаренными электронами (такие называют парамагнитными), стрелки этих компасов начинают дрожать. По дрожанию можно понять, что за молекула и сколько её.
Раньше такие измерения шли медленно: алмазные частицы по одной выспрашивали с помощью лазерных импульсов, и на каждый ответ уходили минуты. В новой работе собрали установку, где тысячи алмазных песчинок опрашиваются одновременно, а сигнал считывает быстрый детектор — лавинный фотодиод, работающий как очень чувствительный глаз. Электроника на программируемой микросхеме (FPGA) мгновенно складывает ответы от всех частиц.
Теперь химики могут следить за реакциями с участием парамагнитных частиц почти в прямом эфире. Если улучшить технику, станут видны процессы короче секунды — например, как белки в клетке обмениваются электронами.
Алмазная пыль для таких опытов не блестит как украшение: частицы размером меньше сотой доли толщины волоса, и в них специально создают дефект — место без атома углерода, рядом с которым сидит атом азота. Этот дефект и ловит магнитные сигналы.
В романе Нила Стивенсона «Алмазный век» наночастицы становятся строительными блоками будущего; здесь алмазная пыль — не стройматериал, а разведчик в мире молекул.