用于全向磁场传感的纳米管自旋缺陷

三维（3D）晶体与二维（2D）范德瓦耳斯（vdW）材料中可光学寻址的自旋缺陷正革新纳米级量子传感。一维（1D）vdW纳米管中的自旋缺陷因其两个维度上的微小尺寸及侧壁无悬键而将提供独特机遇。然而，纳米管中局域自旋缺陷的光学探测磁共振尚未被观测到。在此，我们报道了室温下氮化硼纳米管（BNNTs）中单自旋色心的观测。我们的发现表明，这些BNNT自旋缺陷具有自旋$S=1/2$的基态且无本征量子化轴，从而实现与取向无关的磁场传感。我们利用这一独特特性观测了二维磁体在正交方向磁场中的各向异性磁化，这对金刚石氮空位中心等传统自旋$S=1$缺陷而言是一项挑战。此外，我们开发了一种将BNNT确定性转移至悬臂上的方法，并利用其演示了扫描探针磁力测量。我们方法的进一步优化将实现任意方向磁场的原子级量子传感。