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attoCSFM应用案例1--光学磁共振探测磁存储材料
基于NV色心的纳米分辨光学磁共振探测磁存储材料

金刚石中氮空位缺陷(NV色心)在纳米尺寸的电场与磁场感应、单光子成像、量子信息处理、生物成像等领域中存在广泛潜在应用。但是现实中,金刚石中NV色心存在NV色心质量不均一、远场荧光信号收集效率低等问题。通过改善金刚石纳米晶体质量、单个NV色心精确掺杂等手段结合共聚焦显微镜与原子力显微镜技术作者实现了稳定的纳米分辨光学探测磁共振对磁性材料的表征与分析。

P.Maletinsky等人利用attocube公司磁共振显微镜(attoCSFM)研究了磁存储材料中的磁比特分布情。首先,作者自己通过电子束刻蚀、活性离子刻蚀、氮空位掺杂、单光子发射测量等制备与挑选了高质量的NV色心。下图为attoCSFM系统测量磁存储介质的结果(详见“Nature Nanotechnology 2012, 7, 320-324.”) 。具体的,作者发现当该磁共振成像技术分辨率与NV色心与样品表面距离相关。改变左图中NV色心与样品表面距离为70nm左右,结果表明观测到的磁存储介质中存在约170nm65nm的两种磁比特(magnetic bits,见白色虚线)分布。右图中NV色心与样品表面距离为30nm左右,结果表明磁比特的尺寸大约在38nm

综上所述,相比于之前的NV色心技术,在金刚石纳米晶体中的NV色心具有更加好的机械强度与稳定性。相比于其他磁学成像技术,该NV色心磁共振显微镜具有优秀的光学稳定性与适用于室温等特点。作者预见,该NV色心磁共振显微镜的应用不仅限于磁学成像,而且可以应用于光学传感器、传播量子信息等等方面。


参考文献:

Maletinsky P; et. al, A robust scanning diamond sensor for nanoscale imaging with single nitrogen-vacancy centres. Nature Nanotechnology 2012, 7, 320-324.

 

 
 

 

 

 

 

 

     
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