利用全光学电荷读出放大纳米金刚石中氮空位自旋的灵敏度

含有氮空位（NV）中心的纳米金刚石为从纳米磁学到细胞过程活体监测的传感应用提供了多功能平台。然而，在许多情况下，微弱的光学信号和较差的对比度需要长的采集时间，阻碍了环境动态的测量的实现。在此，我们展示了对纳米金刚石中NV中心集合的电荷分布进行快速、高对比度光学测量的能力，并利用该技术通过自旋到电荷转换提高自旋读出信噪比。对38个纳米金刚石（每个容纳10-15个NV中心，平均直径40 nm）的研究揭示了由于辐射和非辐射电离与复合过程引起的复杂多时间尺度动态。尽管如此，纳米金刚石普遍表现出电荷依赖的光致发光对比度，以及利用自旋到电荷转换增强自旋读出的潜力。我们使用该技术将$T_1$弛豫测量加速了五倍。