論文の概要: Diamond surface engineering for molecular sensing with nitrogen-vacancy
centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.07509v1
- Date: Fri, 15 Jul 2022 14:46:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-04 22:49:51.675913
- Title: Diamond surface engineering for molecular sensing with nitrogen-vacancy
centers
- Title（参考訳）: 窒素空孔中心を用いた分子センシングのためのダイヤモンド表面工学
- Authors: Erika Janitz, Konstantin Herb, Laura A. V\"olker, William S. Huxter,
Christian L. Degen and John M. Abendroth
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心のような光学的に対応可能な原子スケール欠陥を用いた量子センシングは、化学機能の感度と高度に局所化された特徴付けのための新たな機会を提供する。
このレビューは、ダイヤモンド表面科学とNV中心物理学の急速に収束する分野を調査し、分子の量子センシングの融合の可能性を強調している。
- 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: Quantum sensing using optically addressable atomic-scale defects, such as the
nitrogen--vacancy (NV) center in diamond, provides new opportunities for
sensitive and highly localized characterization of chemical functionality.
Notably, near-surface defects facilitate detection of the minute magnetic
fields generated by nuclear or electron spins outside of the diamond crystal,
such as those in chemisorbed and physisorbed molecules. However, the promise of
NV centers is hindered by a severe degradation of critical sensor properties,
namely charge stability and spin coherence, near surfaces (< ca. 10 nm deep).
Moreover, applications in the chemical sciences require methods for covalent
bonding of target molecules to diamond with robust control over density,
orientation, and binding configuration. This forward-looking Review provides a
survey of the rapidly converging fields of diamond surface science and
NV-center physics, highlighting their combined potential for quantum sensing of
molecules. We outline the diamond surface properties that are advantageous for
NV-sensing applications, and discuss strategies to mitigate deleterious effects
while simultaneously providing avenues for chemical attachment. Finally, we
present an outlook on emerging applications in which the unprecedented
sensitivity and spatial resolution of NV-based sensing could provide unique
insight into chemically functionalized surfaces at the single-molecule level.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの窒素空洞(nv)中心のような光学的に対処可能な原子規模の欠陥を用いた量子センシングは、化学機能の高感度かつ高局所的なキャラクタリゼーションの新たな機会を提供する。
特に、表面に近い欠陥は、化学吸着分子や物理吸着分子のようなダイヤモンド結晶の外側の原子スピンや電子スピンによって生じる微小磁場の検出を促進する。
しかし、nv中心の約束は、電荷安定性とスピンコヒーレンスという重要なセンサー特性が、表面付近で著しく劣化すること(ca.10nm)によって妨げられている。
さらに、化学科学の応用には、密度、配向、結合構成に対する堅牢な制御を持つダイヤモンドへのターゲット分子の共有結合法が必要である。
この先見的なレビューは、ダイヤモンド表面科学とNV中心物理学の急速に融合する分野を調査し、分子の量子センシングのポテンシャルを浮き彫りにしている。
我々は,nv-センシングに有利なダイヤモンド表面特性を概説し,有害な効果を低減し,同時に化学的アタッチメントの道筋を提供する戦略について論じる。
最後に,NVセンシングの先例のない感度と空間分解能が,単一分子レベルでの化学官能化表面のユニークな洞察を与える,新たな応用の展望を示す。
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