論文の概要: Sensing electrochemical signals using a nitrogen-vacancy center in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.06814v2
• Date: Mon, 15 Feb 2021 11:51:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-21 01:13:08.376504
• Title: Sensing electrochemical signals using a nitrogen-vacancy center in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空洞中心を用いた電気化学信号のセンシング
• Authors: Hossein T. Dinani, Enrique Mu\~noz, Jeronimo R. Maze
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、その電子スピンの長いコヒーレンス時間とその光学的アクセシビリティのためにナノセンサーとして理想的な候補である。 また, NV中心の位置で発生する電場は, イオン濃度を推定するためにも有効であることを示した。
• 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: Chemical sensors with high sensitivity that can be used in extreme conditions and can be miniaturized are of high interest in science and industry. The Nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is an ideal candidate as a nanosensor due to the long coherence time of its electron spin and its optical accessibility. In this theoretical work, we propose to use an NV center to detect electrochemical signals emerging from an electrolyte solution, thus obtaining a concentration sensor. For this purpose, we propose to use the inhomogeneous dephasing rate of the electron spin of the NV center ($1/T^*_2$) as a signal. We show that for a range of mean ionic concentrations in the bulk of the electrolyte solution, the electric field fluctuations produced by the diffusional fluctuations in the local concentration of ions, result in dephasing rates which can be inferred from free induction decay measurements. Moreover, we show that for a range of concentrations, the electric field generated at the position of the NV center can also be used to estimate the concentration of ions.
• Abstract（参考訳）: 極端な条件で使用でき、小型化できる高感度の化学センサーは、科学や産業に高い関心を持つ。 ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、電子スピンの長いコヒーレンス時間とその光学的アクセシビリティのためにナノセンサーとして理想的な候補である。 本研究では,nvセンタを用いて電解質溶液から発生した電気化学信号を検出し,濃度センサを得る。 そこで本研究では,NV中心の電子スピン(1/T^*_2$)の不均質な劣化速度を信号として用いることを提案する。 電解質溶液のバルク中の平均イオン濃度の範囲において, イオンの局所濃度の拡散変動によって生じる電場変動は, 自由誘導崩壊測定から推定可能な低下率をもたらすことを示した。 さらに, NV中心の位置で発生する電場は, イオン濃度を推定するためにも有効であることを示す。

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