作为金刚石自旋缺陷量子传感报告自旋的光控自由基
量子物理
2025-10-08 v1 化学物理
摘要
目标信号强度随距传感器距离的快速衰减，是利用金刚石中的氮空位（NV）中心进行纳米级磁传感所面临的关键挑战，这限制了灵敏度和空间分辨率。在此，我们引入了一种克服这一限制的策略，使用由罗丹明衍生染料形成的自由基阴离子作为局域于金刚石表面的报告自旋。这些自由基通过光还原产生，具有光学可识别性，并且在超过一小时的时间尺度上保持稳定。我们实验演示了利用单个浅层 NV 中心进行读出，对这些自由基的相干操控和探测。我们观察到光激活自旋的局部磁环境在不同位置之间的异质性，这可能是由于在我们的测量中自由基间耦合的变化所致。展望未来，我们的方法实现了纳米级磁性和光学关联成像，并为单分子磁共振研究开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2510.05406,
title = {Photoswitchable radicals as reporter spins for quantum sensing with spin defects in diamond},
author = {Lakshmy Priya Ajayakumar and David J. Durden and Aksshay Nandakumar Regeni and Mingcai Xie and Swastik Hegde and Gustavo Aldas and Kyle Haggard and Mikael P. Backlund},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.05406},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 4 figures, Supporting Information available as an ancillary file