■ 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170nm与65nm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.
■ 基于NV色心的磁共振显微镜研究铁磁性薄膜中的磁通漩涡
磁学成像经过数十年的发展，直接定量并且具有纳米分辨率的成像测量一直是具有挑战性的任务。近期，基于纳米金刚石中NV色心的光学探测磁共振技术推动了磁学成像的发展。相比于透射X射线成像、磁力原子力显微镜等磁学成像技术，基于NV色心的磁共振不仅具有纳米分辨与定量表征的特点，该技术还具有对样品磁学完全无扰动的特点。
L.Rondin等人利用attocube公司的磁共振显微镜attoCSFM 研究了铁磁性薄膜Fe20Ni80中的磁通漩涡。结果表明，该铁磁性薄膜的磁通漩涡分布可被磁共振显微镜清晰表征，当优化NV色心与样品表面的距离时，磁学信号强度增加且分辨率达到纳米级别。通过理论计算与分析可以拟合得到与实验数据吻合的磁学成像，因此可定量分析该材料磁学性质。通过分析，该材料中磁性来源于Neel磁畴壁，而且该磁场足够大以于可以被NV色心技术探测到。
该工作表明基于NV色心的磁共振显微镜集合理论模拟可定量分析纳米尺寸磁学结构，是一个强大的研究纳米磁学纳米科学的工具。作者预见，磁学结构中的一种具体挑战性测量难度的斯格明子晶格可能会被NV色心磁共振显微镜成功探测与表征。
参考文献：Rondin, L.; et. al, Stray-field imaging of magnetic vortices with a single diamond spin. Nature Communications 2013, 4:2779.
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