UHDS-QNMR

Parallelisierte Kernspinresonanzspektroskopie mittels Quantensensoren für die Ultrahochdurchsatzanalyse

Diamantchip mit Stickstoff-Fehlstellen für die parallelisierte Detektion von Kernspinresonanz-Signalen
Parallelisierte Kernspinresonanzspektroskopie mittels Quantensensoren für die Ultrahochdurchsatzanalyse© Technische Universität München

ZUSAMMENFASSUNG

Die Kernspinresonanz (NMR, engl. nuclear magnetic resonance) Spektroskopie ist ein wesentliches Instrument der modernen chemischen Analytik, beispielsweise zum Nachweis von Inhaltsstoffen einer Probe oder zur Bestimmung von Molekülstrukturen. Die klassische NMR-Spektroskopie ist jedoch durch relativ große Probenmengen (~ 100 µL) und lange Messzeiten (Minuten bis Stunden pro Probe) limitiert. Mithilfe einer neuen Klasse von extrem empfindlichen quantenmechanischen Magnetfeldsensoren auf Basis von Stickstoff-Fehlstellen in der Kristallstruktur von Diamanten können nun kleinste Volumina gemessen werden. In einem neuen Verfahren werden viele Proben gleichzeitig auf einem nur wenige Millimeter kleinen Diamantchip angeordnet und die Probenorte und Messsignale dann mit einer neu entwickelten Optik parallel detektiert. Das Ziel der Validierungsphase ist die Weiterentwicklung der proof-of-concept Experimente zu einem Demonstrator, bei dem bis zu 10.000 Proben pro Messung bei ca. 30 Minuten Messzeit durchgeführt werden. Diese Technologie kann völlig neue Anwendungen erschließen, wie NMR-basierte Zellsortierung, NMR-basiertes Enzym-, Katalysator- und Wirkstoffscreening oder NMR-basierte Reihenuntersuchung von medizinischen Proben in der Diagnostik. Die neuen Geräte sollen eigenständig oder mit großen Industriepartnern verkauft werden.