磁分子转动布朗运动的全光量子传感
量子物理
2019-10-23 v1 应用物理
摘要
通过小分子的运动响应来感知局部环境是许多基础技术的基石。例如，局部黏度的信息包含在分子的随机转动布朗运动中。然而，对于亚纳米尺度或高运动速率的分子，运动检测具有挑战性。在此我们提出并实验演示一种检测小型磁性分子快速转动布朗运动的新方法。以电子自旋作为传感器，我们能够检测运动速率的变化，其产生不同的噪声谱并因此产生传感器不同的弛豫信号。作为原理验证演示，我们在实验中以纳米金刚石中的氮空位（NV）中心实现了该方法，检测钆（Gd）配合物分子的运动。通过对 NV 中心纵向弛豫的全光测量，我们区分了具有不同黏度的二元溶液。我们的方法为检测亚纳米尺寸磁性分子的快速运动开辟了新途径，且比传统光学方法具有更好的空间分辨率。它也为设计磁共振成像中更优对比剂提供了新工具。
引用
@article{arxiv.1907.05396,
title = {All-optical quantum sensing of rotational Brownian motion of magnetic molecules},
author = {Changhao Li and Mo Chen and Dominika Lyzwa and Paola Cappellaro},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.05396},
year = {2019}
}
备注
12 pages 4 figures in main text, 13 pages 7 figures in supporting material