《间接生长作为合成高级金刚石纳米传感器的途径》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2020-12-30
  • 自然于2020年12月29日发布关于纳米传感器的内容,文章指出负电荷氮空位(NV−)中心在纳米尺度上即使在室温下也表现出良好的自旋性能和传感能力。化学气相沉积(CVD)金刚石过度生长可以有效地保护浅层注入的NV−中心不受表面噪声的影响,即均匀地将它们埋入晶体的更深处。然而,过度生长后NV -中心大量损失的来源仍然是一个悬而未决的问题。在这里,我们使用浅层NV−中心来排除表面蚀刻,并确定NV在生长过程中对NVH中心的钝化反应是最有可能的原因。低能量(2.5-5 keV)氮离子注入和CVD金刚石生长在必要退火步骤之前的间接过度生长显著地降低了这种钝化现象。此外,我们发现较高的氮剂量可以减缓NV-NVH转换动力学,这给了深入了解氢在金刚石生长过程中的亚表面扩散。最后,通过间接过度生长制备的纳米传感器将极大增强的T2和T∗与显著的深度限制程度结合了2倍,这是单独植入更高能量所无法实现的。我们的结果提高了对CVD金刚石过度生长的理解,并为未来量子传感设备的浅层NV−中心的可靠和先进工程铺平了道路。

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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2018-07-31
    • 近年来,纳米控制铁磁纳米线的进展为生物医学领域的应用带来了新的途径,如靶向药物递送、诊断或局部手术。然而,探测单个纳米线并监测其动态仍然是一个挑战,因为它需要高精度的传感、高分辨率的成像以及在流体环境下的稳定操作。在这里,我们报告了一种新的方法,从一个单一的铁磁纳米线与一个原子尺度的传感器在金刚石,即金刚石氮空位(NV)缺陷中心成像和感应磁场。利用空间分布的NV中心绘制出了单个Co纳米线周围的静态磁场分布,并将得到的图像与数值模拟进行定量分析。本文采用连续波ODMR和Ramsey序列等直流电场测量方法,论证了场感知的次高斯级。通过在单个纳米线水平上成像磁场,这项工作代表了在生物医学应用中追踪和探测铁磁纳米线的重要一步。 ——文章发布于2018年7月26日
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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-07-09
    • 7月5日 记者从中国科大获悉,该校杜江峰院士等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(简称“金刚石量子传感器”)的电探测方法,并首次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。研究成果日前以“编辑推荐”形式发表在的《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。NV色心作为量子传感器,最终实用化的目标是将其应用于金刚石体外信号表征,但是金刚石近表面磁噪声环境复杂,NV色心易受到磁信号干扰。 为此,科研人员提出了一种能抑制磁信号和噪声同时对电场敏感的方法。他们设计了一种连续动力学解耦序列,形成特定的缀饰态空间,有效地抑制了NV色心对磁场的响应,同时保留对电场的线性响应,从而构建了一个更加有效的电信号量子传感器。利用这种新的电探测方法,研究发现除了金刚石上表面的电噪声,距离金刚石表面约10纳米深的内部的电噪声也不可忽略。通过建立模型与定量的实验研究这两处电噪声,发现它们之间存在显著的相关性。新方法对磁噪声呈现出高度抑制的作用,因此可以被用于金刚石近表面纯电噪声信息的提取,还有助于更准确地分析表面噪声的性质和来源,从而进行针对性的消除。 这一成果有望在材料的电磁性质表征领域取得重要应用,由于其具有室温大气环境下单个电子电荷的探测灵敏度,还可用于凝聚态以及半导体等材料的电信号表征。