高温退火增强室温下金刚石13C超极化
应用物理
2021-04-07 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
光动态核极化（DNP）方法为核自旋的可补充超极化打开了大门，将其NMR/MRI信号增强数个数量级。富含带负电氮空位（NV）缺陷中心的纳米金刚石粉最近已成为这样一种有前景的平台，其中13C核可通过光泵浦缺陷在室温和低磁场下完全超极化。鉴于将这种13C极化传递给外部液体中核素的诱人可能性，迫切需要对高度“可超极化”金刚石颗粒进行工程化生产。在本文中，我们报告了关于影响金刚石颗粒中光学13C超极化的各种材料维度的系统研究——尤其是驱动NV中心形成的电子辐照和退火条件。我们惊奇地发现，在接近1720C的升高温度下对金刚石进行退火对超极化水平有显著影响，与传统方式退火的材料的超极化水平相比提升高达36倍。我们揭示了这些增益的耐人寻味的材料起源，并证明它们源于NV电子弛豫时间和相干时间的同步改善，以及顺磁含量的减少和13C弛豫寿命的增加。总体而言，这表明高温退火使金刚石晶格从辐射损伤中显著恢复。我们的工作提出了荧光、13C超极化纳米金刚石的引导材料生产方法，以及它们作为多模态（光学和MRI）成像与超极化试剂的应用途径。
引用
@article{arxiv.1911.03322,
title = {High temperature annealing enhanced diamond 13C hyperpolarization at room temperature},
author = {M. Gierth and V. Krespach and A. I. Shames and P. Raghavan and E. Druga and N. Nunn and M. Torelli and R. Nirodi and S. Le and R. Zhao and A. Aguilar and X. Lv and M. Shen and C. A. Meriles and J. A. Reimer and A. Zaitsev and A. Pines and O. Shenderova and A. Ajoy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.03322},
year = {2021}
}
备注
10+4 pages