קפיצת דרך קוונטית באנליזה מולקולרית

מאגד חדש של האיחוד האירופי צפוי לשנות את תחום האנליזה המולקולרית באמצעות טכנולוגיות חישה קוונטיות חדשות. במאגד, ששמו QUENCH, שותפים הטכניון – בהובלת פרופ’ אהרן בלנק מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך – ושישה גופים אירופיים נוספים.

תהודה מגנטית גרעינית (NMR) משמשת במגוון יישומים ובהם אבחון רפואי, חקר חומרים, כימיה אנליטית ובקרת איכות. למכשירי ה-NMR הקיימים יש מגבלות שונות ובהן רמת הרגישות, הפרויקט המשותף צפוי לפרוץ מגבלה זו באמצעות חיישנים קוונטיים מבוססי יהלום. חיישנים אלה מתבססים על פגמים ספציפיים ביהלומים – מרכזים של “ריק חנקני” (NV centers).

המאגד שנכנס לשנת הפעילות השנייה שלו, כבר רשם פריצת דרך דרמטית בהגדלה (פי 10) של תחום התדרים הניתנים לזיהוי – ממגה-הרץ בודדים ל-85 מגה־הרץ. שיטה זו משפרת את הרזולוציה הספקטרלית ומאפשרת גילוי אותות בתדר גבוה, החיוניים ליישומי NMR מתקדמים. כך נפתחות אפשרויות חדשות לאנליזה כימית ברזולוציה גבוהה באמצעות תהודה מגנטית בשדות מגנטיים חזקים ויישומים נוספים הקשורים בחישה ובתקשורת.

פריצת הדרך מבוססת על הישגים חשובים שהושגו במוסדות השונים השותפים במאגד. התרומה העיקרית של פרופ’ בלנק היא פיתוח מהודי מיקרוגל המאפשרים שליטה מדויקת בדינמיקה הקוונטית של היהלום. אלה תרומותיהם של המוסדות האחרים: פיתוח יהלומים סינתטיים באיכות גבוהה (מכון פרנהופר), שיטות קריאה משופרות באמצעות לוגיקה קוונטית (אוניברסיטת TUM), רצפי פולסים מתקדמים לשליטה קוהרנטית בספינים קוונטיים (אוניברסיטת חבל הבאסקים – EHU), ומגנטים המאופיינים באחידות גבוהה ומתאימים למערכות NMR קומפקטיות (חברת Magritek).

את פרויקט QUENCH מממנת תוכנית Horizon Europe בסכום של כ-2.5 מיליון יורו במטרה להאיץ את פיתוח הטכנולוגיות הקוונטיות באירופה, ליצור הזדמנויות עסקיות חדשות בתחום החישה והמיכשור ולחזק את מעמדה של אירופה כמובילה עולמית בתחום החישה הקוונטית היישומית.