纳米金刚石系综中$^{13}$C 核自旋的光学超极化
量子物理
2015-11-25 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
本文提出并详细分析了能够在室温下实现随机取向纳米金刚石系综中C 核自旋快速超极化的方案。我们的方案利用氮 - 空位（NV）中心电子自旋的光学极化，并通过微波控制将此极化转移至C 核，从而克服由纳米金刚石及其氮 - 空位中心的随机取向所带来的严峻挑战。具体而言，这种随机取向导致电子自旋能级产生极大的能量变化，使得氮 - 空位中心电子自旋的极化与相干控制，以及其与周围C 核自旋相干相互作用的控制变得极低效。我们通过结合非共振微波双共振方案与积分固态效应（integrated solid effect）来解决这些挑战，该方案辅以外部磁场的绝热旋转或纳米金刚石的旋转，从而实现了一种即使在室温下也能在随机取向的纳米金刚石系综中使整个核自旋库达到高水平超极化的方案。这种超极化，结合纳米金刚石中较长的核自旋极化寿命和相对较高的C 核密度，有望显著增强C 核磁共振成像的信号，并表明功能化及超极化的纳米金刚石可作为体外和体内分子成像的独特探针。
引用
@article{arxiv.1504.02368,
title = {Optical hyperpolarization of 13C nuclear spins in nanodiamond ensembles},
author = {Q. Chen and I. Schwarz and F. Jelezko and A. Retzker and M. B. Plenio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.02368},
year = {2015}
}
备注
19 pages,13 figures