ダイヤモンド量子センサによる磁性粒子の高次高調波信号の検出

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本研究の目的は、ダイヤモンド量子センサにより、生体内に注入した微量の磁性粒子を検出する手法を開発することである。近年、磁性粒子の医療応用が実用化され始めており、体内に注入した磁性粒子が期待した位置へ集積する量などを検出する必要が生じている。磁性粒子の位置特定のためには、高感度な磁気センサが必要である。しかし、従来の冷凍機を用いた超伝導磁気センサ（SQUID）などは大型で高価なため、技術普及・発展の妨げとなる。そこで、室温・磁気シールドレスで動作する小型なダイヤモンド量子センサを用いた手法を開発する。2022年度は、ダイヤモンド量子センサーの高感度化に必要な、ダイヤモンド中のNVセンターの評価システムの構築および数値計算を行った。具体的には、従来一般的に使われている共焦点顕微鏡システムよりも高速に材料評価を可能にする装置系を設計・構築した（特願2022-163487、論文投稿中：YM et al. arXiv:2301.12441）。このシステムは従来困難でありかつ量子センサー応用に不可欠な、量子特性の均一性などを評価することが可能であり、今後のダイヤモンド量子センサーの材料評価の中心的な装置となると考えられる。また、NVセンターで検出するための予備実験として、磁性粒子を励振・電気的に検出するシステムを構築し、磁性粒子の応答磁場の高調波成分の検出に成功した。高調波成分を励振できる条件が判明したので、次年度その条件において、NVセンターでの検出を試みる。