通过单个顺磁中心探测纳米尺度的分子动力学
介观与纳米尺度物理
2015-10-28 v1
摘要
理解吸附于表面或受限在小体积内的分子动力学，在科学和技术上日益重要。本文展示了一种脉冲方案，利用金刚石中单个顺磁氮空位（NV）中心，观测距金刚石表面几纳米处有机分子中 1H 自旋的时间演化。该方案记录相互作用的 1H 自旋之间的时序关联，从而通过其对核自旋弛豫及与 NV 相互作用的影响，灵敏地反映局域系统动力学。通过仔细分析 NMR 信号的时间依赖性，我们能够获取纳米尺度旋转与平移扩散动力学的信息。将该技术应用于多种液体和固体样品，我们发现证据表明液体样品在金刚石表面形成一层厚度为 1.5 nm 的半固态层，其中平移扩散被抑制而旋转扩散仍然存在。本技术的扩展可适用于揭示锚定在金刚石表面分子的化学组成，或研究热激活或化学激活的动力学过程，如分子折叠。
引用
@article{arxiv.1507.05921,
title = {Probing molecular dynamics at the nanoscale via an individual paramagnetic center},
author = {T. Staudacher and N. Raatz and S. Pezzagna and J. Meijer and F. Reinhard and C. A. Meriles and J. Wrachtrup},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.05921},
year = {2015}
}