室温下利用双电子-电子共振对铜离子的纳米尺度自旋探测

我们报道了在室温与低磁场下，通过金刚石中单自旋的双电子-电子共振（DEER）对铜（Cu$^{2+}$）离子的纳米尺度自旋探测及其电子顺磁共振（EPR）谱。我们测得溶解于聚赖氨酸中的氯化铜分子具有出人意料地窄的 EPR 共振，线宽 $\sim 2-3$ MHz。我们还观察到单个 Cu$^{2+}$ 离子的相干 Rabi 振荡与超精细分裂，这可用于动态核自旋极化及更高灵敏度的自旋探测。我们利用氯化铜分子的自旋哈密顿量建模与对所预测 DEER 响应的数值模拟来解释并分析这些观测，得到传感体积 $\sim (250 \text{nm})^3$。该工作将为生物分子与纳米材料在环境条件中的铜标记 EPR 测量打开大门。