240 GPa 超高压下钻石量子感测
量子物理
2025-10-31 v1 材料科学
超导电性
应用物理
摘要
利用钻石中氮空位 (NV) 中心进行量子感测已成为探测磁相变、表征超导体的米斯特纳效应以及在极端条件下观测应力分布的变革性技术。近期在 NV 配置和高压力环境方面的发展将 NV 中心的工作压力提升至 140 GPa，但在多兆巴范围内延伸感测能力仍面临挑战，这对于研究氢化物富集超导体（如 La-Sc-H，在 195-266 GPa 下 Tc 达 271-298 K）和地球核心附近矿物的演化至关重要。本文报道通过离子植入后进行高压高温 (HPHT) 退火制备的浅层 NV 中心，显著提高浓度、改善相干性并减轻内部应力，这是降低压缩下 NV 中心性能衰减的前提。该 NV 磁光谱学实现了超过 240 GPa 的压力能力，其上限受制于 50 微米钻石锥片的结构完整性，表明进一步提升的潜在压力极限可能通过采用更小的切割块或更坚固的钻石实现。我们在 180 GPa 处展示了元素钛 (Ti) 超导相变的米斯特纳效应和封闭磁通的证据，为探索此前无法到达的高压下复杂量子现象奠定了坚实基础。
引用
@article{arxiv.2510.26605,
title = {Diamond quantum sensing at record high pressure up to 240 GPa},
author = {Qingtao Hao and Ze-Xu He and Na Zuo and Yang Chen and Xiangzhuo Xing and Xiaoran Zhang and Xinyu Zhuang and Zhixiang Shi and Xin Chen and Jian-Gang Guo and Gang-Qin Liu and Xiaobing Liu and Yanming Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.26605},
year = {2025}
}