論文の概要: High-bandwidth microcoil for fast nuclear spin control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.06837v1
- Date: Thu, 14 May 2020 09:33:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-20 05:40:48.419394
- Title: High-bandwidth microcoil for fast nuclear spin control
- Title（参考訳）: 高速核スピン制御のための高帯域マイクロコイル
- Authors: K. Herb, J. Zopes, K. S. Cujia, and C. L. Degen
- Abstract要約: 高周波コイルによる核スピンのアクティブな操作は、核磁気共鳴分光(NMR)とスピンベースの量子デバイスの中心にある。
本稿では、広い帯域で強いRFパルスを発生させ、任意の核種に対して高速なスピン回転を可能にするマイクロコイル送信システムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The active manipulation of nuclear spins with radio-frequency (RF) coils is
at the heart of nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and spin-based
quantum devices. Here, we present a microcoil transmitter system designed to
generate strong RF pulses over a broad bandwidth, allowing for fast spin
rotations on arbitrary nuclear species. Our design incorporates: (i) a planar
multilayer geometry that generates a large field of 4.35 mT per unit current,
(ii) a 50 Ohm transmission circuit with a broad excitation bandwidth of
approximately 20 MHz, and (iii) an optimized thermal management for removal of
Joule heating. Using individual 13C nuclear spins in the vicinity of a diamond
nitrogen-vacancy (NV) center as a test system, we demonstrate Rabi frequencies
exceeding 70 kHz and nuclear pi/2 rotations within 3.4 us. The extrapolated
values for 1H spins are about 240 kHz and 1 us, respectively. Beyond enabling
fast nuclear spin manipulations, our microcoil system is ideally suited for the
incorporation of advanced pulse sequences into micro- and nanoscale NMR
detectors operating at low (<1 T) magnetic field.
- Abstract（参考訳）: 高周波(rf)コイルによる核スピンのアクティブな操作は、核磁気共鳴(nmr)分光法とスピンベースの量子デバイスの中心にある。
本稿では,広い帯域で強いrfパルスを発生させ,任意の核種に対して高速回転を可能にするマイクロコイル送信システムを提案する。
私たちのデザインは
(i)単位電流あたり4.35mTの広い磁場を生成する平面多層構造
(ii)約20MHzの広帯域の50オーム伝送回路
(iii)ジュール加熱除去のための最適熱管理
ダイヤモンド窒素空洞(NV)中心付近の個々の13C核スピンを試験系として、70kHzを超えるラビの周波数と3.4 us以内の核π/2回転を実証した。
1Hスピンに対する外挿値は、それぞれ240kHzと1 usである。
高速核スピン操作の他に、我々のマイクロコイルシステムは、低 (1 T) 磁場で動作するマイクロおよびナノスケールNMR検出器への高度なパルスシーケンスの取り込みに最適である。
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