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发布日期:2020年7月10日
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中国科大提出并实现纳米尺度电探测新方法

本报讯  7月6日,中国科大中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展、王亚等人在金刚石单自旋量子精密测量研究方向取得重要进展,提出并通过实验实现了一种以金刚石氮-空位(NV)色心单自旋为量子传感器(以下简称“金刚石量子传感器”)的电探测方法,并首次通过磁抑制的NV色心实现了金刚石近表面电噪声信息的提取,为金刚石量子传感器在电探测方向的应用提供新的途径。相关研究成果以“编辑推荐”形式发表在《物理评论快报》上。

对电、磁等基本物理量高分辨率高灵敏度的探测在物理、材料、生命科学等领域均有重要应用。金刚石中的NV色心以其室温大气环境下优越的相干性质而成为高灵敏的磁量子传感器,在磁性探测与成像方面兼具高灵敏度高分辨率的综合优势,已用于单分子磁共振和纳米尺度磁成像等领域。

该实验验证了新的基于金刚石量子传感器的电探测方法,这种方法相对于以往基于NV色心的电探测方式大幅增强了对磁噪声的抑制,从而延长了其相干时间并提高了电探测的灵敏度。该方法非常适用于电磁场共存样品的表征,例如多铁材料。结合NV色心高分辨成像的特性,有望在材料的电磁性质表征领域取得重要应用。除此之外,该方法同样具有室温大气环境下单个电子电荷的探测灵敏度,其可应用于凝聚态以及半导体等材料的电信号表征。

审稿人评价此工作:“该新颖的方法是一种更容易且更通用的电测量实验方法,可为相关领域的研究人员提供技术参考。与以往此方面的研究相比,电荷噪声和屏蔽的实验结论更为坚实可靠,并且可能是真正揭示表面电荷噪声起源的第一步。”此工作被PRL编辑选作亮点文章发表。

中科院微观磁共振重点实验室博士生李瑞和博士后孔飞为共同第一作者。             (中微)