利用单个氮 - 空位中心扫描微流控器件中的局域磁场
量子物理
2017-07-26 v2 介观与纳米尺度物理
材料科学
光学
摘要
金刚石中的氮 - 空位（NV）色心已成为高度通用的光学发射体， exhibiting 室温自旋特性。这些特性使 NV 中心成为磁力测定的理想选择，而磁力测定在化学和生物传感应用中发挥着重要作用。将 NV 磁力计与微流控系统集成，有望在高空间分辨率下研究流体环境中孤立的化学和生物样品。在此，我们演示了一种在微流控器件中利用单个 NV 中心进行纳米级空间精度局域磁力测定的方法。我们结合平面微流控流量控制和垂直磁驱动，在液体环境中操控磁性颗粒，从而实现三维操控。含有单个 NV 中心的金刚石纳米晶体被沉积在微流控通道中，充当局域磁场探针。通过改变磁性颗粒相对于金刚石纳米晶体的位置并进行光学分辨电子自旋共振（ESR）测量，我们绘制了该磁性颗粒的磁场分布图。我们以 48 nm 的精度控制磁性颗粒位置，并实现了 17.5 microTesla/Hz^1/2 的磁场灵敏度。这些结果为在集成微流控平台上高灵敏度研究生物和化学系统的局域磁特性开辟了可能性。
引用
@article{arxiv.1407.1452,
title = {Scanning localized magnetic fields in a microfluidic device with a single nitrogen vacancy center},
author = {Kangmook Lim and Chad Ropp and Benjamin Shapiro and Jacob M. Taylor and Edo Waks},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.1452},
year = {2017}
}
备注
14 pages, 4 figures