DYNAMO 50 09 17 DTU 21
binder nitrogenatom og hul sig til en
samlet struktur, et ’nv-center’ (hvor
’nv’ står for nitrogen vacance). Effekten
af centret er, at lys fra den grønne del
af spektret bliver absorberet. I stedet
udsender centeret rødt lys.
To slags spin på samme tid
Centeret i diamanten har desuden
et elektronspin (se forklaringen side
16). Spinnet – som enten kan være op
eller ned – afgør, hvor meget rødt lys
der bliver udsendt. Ud over at spinnet
enten kan være op eller ned, er det også
underlagt periodiske ændringer – på
samme måde som Jorden ikke kun
drejer rundt om sig selv, men også forskyder
aksen for sin rotation. Hastigheden
og størrelsen af disse periodiske
ændringer er følsomme over for det
omgivende magnetfelt. Med andre ord
er det muligt at undersøge magnetfeltet
ved at måle de periodiske ændringer i
spinnet. Det gøres ved at lyse grønt på
defektcentrene og detektere, hvor meget
rødt lys der derefter bliver udsendt.
Metoden udnytter den såkaldte
superposition, som er det kvantemekaniske
fænomen, der består i, at en
partikel kan befinde sig i to tilstande
samtidig.
”Nærmere bestemt sørger vi for,
at elektronens spin er op og ned på
samme tid. De to typer af spin i centeret
udvikler sig forskelligt i et magnetfelt.
Ved at aflæse, hvordan såvel op- som
ned-komponenten af spin har udviklet
sig, kan vi bestemme magnetfeltet,” forklarer
Alexander Huck og tilføjer, at det
er ideelt at måle på magnetfelter i forbindelse
med medicinske skanninger.
”I modsætning til eksempelvis elektriske
felter, som forstyrres betydeligt
af mødet med væv, blod og knogler, er
magnetfelter stort set upåvirkede.”
Fra laboratoriet til hospitalet
Samtidig er der en række fordele ved
diamanter i medicinsk sammenhæng.
Der er tale om et meget robust materiale,
og der er ingen sundhedsmæssig
risiko ved at bringe dem i kontakt med
kroppen.
Selve idéen om at benytte diamanter
som magnetfeltsensorer kan gruppen
på DTU Fysik ikke tage æren for. Den
Altså patienter, som har gennemgået
en kræftbehandling, og hvor
lægerne ønsker at fastslå, hvor effektiv
behandlingen har været. Men der er
et stykke vej fra at have en relevant
metode til at have et apparat, som
man kan stille op på et hospital.
Næste skridt er, at vi i samarbejde
med kolleger på DTU Nanotech forsøger
at finde den rigtige udformning
af udstyret.”
Et væld af medicinske
muligheder
Alexander Huck forventer, at en første
version af udstyret vil være klar om to
år. Derefter kan man gå forskellige veje:
”Hvis vi beslutter, at den videre
udvikling bedst kan ske i en ny virksomhed,
vil det bedste tidspunkt
formentlig være, når vi har den første
prototype
klar. Altså om ca. to år. Men
der er naturligvis også andre muligheder.
For eksempel at indgå et samarbejde
med en eksisterende medikoteknisk
virksomhed.”
I den forbindelse skal det med i
overvejelserne, hvor bredt udstyret skal
anvendes.
”De mulige anvendelser er på ingen
måde begrænset til kræftområdet. Hver
gang en elektron bevæger sig fra A til
B, opstår der et lille lokalt magnetfelt.
Har man en magnetfeltsensor, der er
følsom nok, kan man detektere mange
processer i kroppen. Samtidig er det jo
en skånsom teknik, fordi man hverken
skal skære i kroppen eller indføre
sonder. Derfor vil det være oplagt
at bruge den på kritiske områder i
kroppen som eksempelvis hjernen eller
hjertet.”
Alexander Huck, lektor, DTU Fysik,
alexander.huck@fysik.dtu.dk
Ph.d.-studerende
Sepehr Ahmadi i
laboratoriet på
DTU Fysik, hvor
han arbejder med
et diamant-magnetometer.
Når den specialfremstillede
diamant
belyses med grøn
laser, kan man se
den røde, fluorescerende
udstråling.
opstod i 1990’erne, og siden har adskillige
internationale grupper arbejdet på
at gøre den til virkelighed. Et tværfagligt
samarbejde med partnere fra DTU
Elektro, Hvidovre Hospital og Philips
Biocell giver imidlertid Alexander
Huck og hans kolleger et forspring
især i forhold til de mulige medicinske
behandlinger:
”Vi kan allerede sige, at metoden
er relevant for fase to-cancerpatienter.