MIT nutzt Quantenphysik für Corona-Nachweis
Wissenschaftler wollen nach erfolgreicher Simulation jetzt ein preisgünstiges Gerät konstruieren
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So funktioniert der Hightech-Corona-Test des MIT (Illustration: mit.edu) |
Cambridge (pte002/21.12.2021/06:05)
Das Corona-Virus lässt sich künftig sekundenschnell und mit hoher Zuverlässigkeit nachweisen. Forscher am Massachusetts Institute of Technology https://web.mit.edu/ (MIT) in Cambridge/USA haben eine Nachweismethode entwickelt, die auf Quanteneffekten beruht, genauer auf Atomdefekten in winzigen Diamantpartikeln, die als Stickstoff-Vakanzzentren (NV) bekannt sind. Diese kleinen Teilchen werden in Reaktoren aus Methan hergestellt. Die Vakanzen entstehen, wenn kleine Mengen an Stickstoff hinzugefügt werden. Die winzigen Defekte sind dank Quanteneffekten im Kristallgitter des Diamanten extrem empfindlich gegenüber winzigen Störungen
[b]Nachweis mit billigen Laserpointern[/b]
Die Diamanten, die weit kleiner als Staubkörner sind, werden mit einem Material beschichtet, das sich mit der RNA-Sequenz des Virus verbindet. Das so entstehende, unvorstellbar kleine Ungleichgewicht wird von den Diamanten registriert und ändert dessen Fluoreszenz. Das lässt sich mit einem optischen System nachweisen, in dem die gleichen Laser verwendet werden wie in billigen grünen Laserpointern. Je nach Beschichtung kann ein solches Gerät Viren aller Art nachweisen.
[b]Multidisziplinärer Prozess[/b]
Bisher gibt es noch kein funktionierendes Gerät. Das Team um Paola Capellaro, Professorin für Nuklearwissenschaften und -technik und ihren Doktoranden Changhao Li hat die Funktionalität bisher lediglich als mathematische Simulation nachgewiesen. Jetzt gehen die Wissenschaftler daran, ein funktionierendes Gerät zu bauen. Dieser multidisziplinäre Prozess erfordert Expertise in Quantenphysik und -technik, zur Herstellung der Detektoren selbst, zur Entwicklung der Moleküle, die an die virale RNA binden, und zur Suche nach Wegen, diese an die Diamantoberflächen zu binden.
[b]Fehlerquote bis zu 25 Prozent[/b]
Heute eingesetzte Schnelltests und Polymerase-Kettenreaktionstests (PCR) zum Nachweis von Corona-Viren können die Menge der Viren nicht mit hoher Genauigkeit quantifizieren. Selbst PCR, das als Goldstandard beim Testen gilt, kann Falsch-Negativ-Raten von mehr als 25 Prozent haben. Im Gegensatz dazu zeigt die Analyse des MIT-Teams, dass der neue Test falsch negative Raten unter einem Prozent haben wird.
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