MIT nutzt Quantenphysik für Corona-Nachweis

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Wissenschaftler wollen nach erfolgreicher
Simulation jetzt ein preisgünstiges Gerät konstruieren

MIT nutzt Quantenphysik für Corona-Nachweis
So funktioniert der Hightech-Corona-Test des MIT (Illustration: mit.edu)
Archiv | 31.12.2021 | Das Corona-Virus lässt sich künftig sekundenschnell und zuverlässig nachweisen. Denn Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Methode entwickelt, die auf Atomdefekten in winzigen Diamantpartikeln beruht, die als Stickstoff-Vakanzzentren bekannt sind.

Nachweis mit Laserpointern

Diese 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 Störungen. 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. Bisher gibt es noch kein funktionierendes Gerät. Projektleiterin Paola Capellar und ihr Doktorand Changhao Li haben die Funktionalität bisher lediglich als mathematische Simulation nachgewiesen. Jetzt gehen die Wissenschaftler daran, ein funktionierendes Gerät zu bauen. Dieser 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 Diamant-Oberflächen zu binden.

 

Fehlerquote bis zu 25 Prozent

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. (pte)


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