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2021-07-13 17:30 |
研人員刷新對(duì)鉆石中的氮原子空缺中心成像分辨率記錄
利用“自旋鎖”射頻波，筑波大學(xué)的科研人員成功對(duì)鉆石中的氮原子空缺中心（Nitrogen-Vacancy Center）進(jìn)行成像，并刷新了分辨率記錄。科研人員通過(guò)量子自旋鎖定增強(qiáng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了鉆石中空缺中心的射頻成像的微米級(jí)空間分辨率。這可能進(jìn)一步推進(jìn)材料表征和量子計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)步。 {:!SH6 ff
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一顆純鉆石是由碳原子排列成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)所組成，而鉆石內(nèi)的氮原子空缺中心就是，如果碳原子核從晶體結(jié)構(gòu)中遺失，就會(huì)造成空缺，且該空缺鄰近的一個(gè)碳原子被氮原子取代時(shí)，便形成氮空位缺陷。 O4+w2 '.,
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來(lái)自筑波大學(xué)物理系的科學(xué)家們?cè)趯?duì)鉆石中的氮空穴缺陷進(jìn)行射頻成像時(shí)，使用了被稱為“自旋鎖”的量子效應(yīng)來(lái)大幅提高分辨率。這項(xiàng)工作可能導(dǎo)致更快、更準(zhǔn)確的材料分析，以及通往實(shí)用量子計(jì)算機(jī)的道路。 KuAGy*:4T
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現(xiàn)在，筑波大學(xué)的研究人員通過(guò)采用一種名為“自旋鎖定”的技術(shù)將分辨率推到了極限。微波脈沖被用來(lái)使電子的自旋同時(shí)處于上升和下降的量子疊加狀態(tài)。然后，一個(gè)驅(qū)動(dòng)的電磁場(chǎng)使自旋的方向發(fā)生變化，就像一個(gè)搖晃的陀螺。最終的結(jié)果是電子自旋被屏蔽，不受隨機(jī)噪聲的影響，但與檢測(cè)設(shè)備強(qiáng)烈耦合。 o`]FH _
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第一作者野村信太郎教授解釋說(shuō)：“自旋鎖定確保了電磁場(chǎng)成像的高精確度和靈敏度。由于所使用的鉆石樣品中NV中心的密度很高，它們產(chǎn)生的集體信號(hào)可以很容易地用這種方法拾取。這允許在微米尺度上對(duì)NV中心的集合進(jìn)行感應(yīng)。我們用射頻成像獲得的空間分辨率比現(xiàn)有的類似方法要好得多，而且它只受限于我們使用的光學(xué)顯微鏡的分辨率”。 J C-yiORVr
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該項(xiàng)目所展示的方法可應(yīng)用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域--例如，極性分子、聚合物和蛋白質(zhì)的特征，以及材料的特征。它也可能被用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用--例如，作為一種新的方式來(lái)進(jìn)行磁心動(dòng)圖。 Hqy>!1 !
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