論文の概要: Nanodiamonds based optical-fiber quantum probe for magnetic field and biological sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.11859v2
• Date: Fri, 25 Feb 2022 01:22:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-24 01:51:00.132971
• Title: Nanodiamonds based optical-fiber quantum probe for magnetic field and biological sensing
• Title（参考訳）: ナノダイアモンド系光ファイバー量子プローブによる磁場と生体センシング
• Authors: Yaofei Chen, Qianyu Lin, Hongda Cheng, Yingying Ye, Gui-Shi Liu, Lei Chen, Yunhan Luo, Zhe Chen
• Abstract要約: 本研究では, ナノダイアモンドNV中心を化学修飾した小型光ファイバー量子プローブを開発した。 プローブの磁場検出感度は0.57 nT/Hz1/2 @ 1Hzに著しく向上し、ナノダイアモンドNVに基づくファイバ磁力計の新たな記録となった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.643766442180283
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Owing to the unique electronic spin properties, the nitrogen-vacancy (NV) centers hosted in diamond have emerged as a powerful quantum sensor for various physical parameters and biological species. In this work, a miniature optical-fiber quantum probe, configured by chemically-modifying nanodiamonds NV centers on the surface of a cone fiber tip, is developed. Based on continue-wave optically detected magnetic resonance method and lock-in amplifying technique, it is found that the sensing performance of the probe can be engineered by varying the nanodiamonds dispersion concentration and modification duration in the chemical modification process. Combined with a pair of magnetic flux concentrators, the magnetic field detection sensitivity of the probe is significantly enhanced to 0.57 nT/Hz1/2 @ 1Hz, a new record among the fiber magnetometers based on nanodiamonds NV. Taking Gd3+ as the demo, the capability of the probe in paramagnetic species detection is also demonstrated experimentally. Our work provides a new approach to develop NV center as quantum probe featuring high integration, miniature size, multifunction, and high sensitivity, etc.
• Abstract（参考訳）: ユニークな電子スピン特性のため、ダイヤモンドにホストされる窒素空洞(NV)センターは、様々な物理パラメータや生物種のための強力な量子センサーとして登場した。 本研究は, コーンファイバー先端の表面に, ナノダイアモンドNVを化学修飾して構成した小型光ファイバー量子プローブを開発した。 連続波光検出磁気共鳴法とロックイン増幅法に基づいて, 化学修飾過程におけるナノダイヤモンドの分散濃度と修飾時間を変化させることで, プローブのセンシング性能を向上できることがわかった。 一対の磁束集束器と組み合わせることで、プローブの磁場検出感度は0.57 nT/Hz1/2 @ 1Hzに著しく向上し、ナノダイアモンドNVに基づく新しい繊維磁束計の記録となった。 Gd3+をデモとして、常磁性種検出におけるプローブの能力も実験的に実証された。 我々の研究は、高積分、ミニチュアサイズ、マルチファンクション、高感度などを特徴とする量子プローブとしてnvセンターを開発するための新しいアプローチを提供する。

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