利用金刚石中单个缺陷的高精度纳米尺度温度传感
量子物理
2017-02-08 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在几纳米空间分辨率下测量局部温度在半导体工业、材料科学到生命科学等领域有广泛应用。结合精密温度测量，有望揭示由化学反应或生物过程等引起的微小温度变化。然而，由于用于温度测量的物理过程以及纳米尺度探针的有限稳定性，纳米尺度温度测量和精度迄今相互排斥。这里我们实验展示了一种基于金刚石中单个原子缺陷的新型纳米尺度温度传感技术。传感器尺寸从毫米到几十纳米不等。利用光学可访问的电子自旋能级结构对温度变化的敏感性，我们在块体传感器中的单个缺陷实现了5 mK Hz的温度噪声基底。使用掺杂纳米金刚石作为传感器，在几十纳米尺度上实现了130 mK Hz的噪声基底和低至1 mK的精度。对温度变化的高灵敏度结合出色的空间分辨率和优异的传感器稳定性，使得纳米尺度精密温度测定足以通过反应热测量少数或单个分子的化学过程，甚至在细胞等异质环境中。
引用
@article{arxiv.1304.0688,
title = {High precision nano scale temperature sensing using single defects in diamond},
author = {Philipp Neumann and Ingmar Jakobi and Florian Dolde and Christian Burk and Rolf Reuter and Gerald Waldherr and Jan Honert and Thomas Wolf and Andreas Brunner and Jeong Hyun Shim and Dieter Suter and H. Sumiya and Junichi Isoya and Jörg Wrachtrup},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.0688},
year = {2017}
}
备注
6 pages, 3 figures