論文の概要: Quantum sensing of magnetic fields with molecular color centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.04248v1
- Date: Wed, 8 Feb 2023 18:33:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 15:18:29.617394
- Title: Quantum sensing of magnetic fields with molecular color centers
- Title（参考訳）: 分子色中心を用いた磁場の量子センシング
- Authors: Kathleen R. Mullin, Daniel W. Laorenza, Danna E. Freedman, James M.
Rondinelli
- Abstract要約: 分子色中心を用いて2次元磁石の磁場を測定する方法を示す。
我々のモデルは、2次元磁石の磁場を測定するために分子色中心をどのように利用できるかを効果的に示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Molecular color centers, such as $S=1$ Cr($o$-tolyl)$_{4}$, show promise as
an adaptable platform for magnetic quantum sensing. Their intrinsically small
size, i.e., 1-2 nm, enables them to sense fields at short distances and in
various geometries. This feature, in conjunction with tunable optical read-out
of spin information, offers the potential for molecular color centers to be a
paradigm shifting materials class beyond diamond-NV centers by accessing a
distance scale opaque to NVs. This capability could, for example, address
ambiguity in the reported magnetic fields arising from two-dimensional magnets
by allowing for a single sensing technique to be used over a wider range of
distances. Yet, so far, these abilities have only been hypothesized with
theoretical validation absent. We show through simulation that
Cr($o$-tolyl)$_{4}$ can spatially resolve proximity-exchange versus direct
magnetic field effects from monolayer CrI$_{3}$ by quantifying how these
interactions impact the excited states of the molecule. At short distances,
proximity exchange dominates through molecule-substrate interactions, but at
further distances the molecule behaves as a typical magnetic sensor, with
magnetostatic effects dominating changes to the energy of the excited state.
Our models effectively demonstrate how a molecular color center could be used
to measure the magnetic field of a 2D magnet and the role different
distance-dependent interactions contribute to the measured field.
- Abstract（参考訳）: S=1$ Cr($o$-tolyl)$_{4}$のような分子色中心は、磁気量子センシングのための適応可能なプラットフォームとして約束を示す。
その内在的に小さなサイズ、すなわち 1-2 nm は、短距離および様々な幾何学で場を感知することができる。
この特徴は、調整可能なスピン情報の光学的読み出しと共に、分子色中心がダイヤモンド-NV中心を超えるパラダイムシフト材料になる可能性を提供し、距離スケールの不透明なNVにアクセスする。
この能力は、例えば、2次元磁石から生じる報告された磁場の曖昧さに対処でき、単一のセンシング技術がより広い距離にわたって使用できる。
しかし、今のところこれらの能力は理論的な検証が欠如していると仮定されているのみである。
cr($o$-tolyl)$_{4}$は、分子の励起状態がどのように影響するかを定量化することによって、単層cri$_{3}$からの近接交換と直接磁場効果を空間的に解決できることをシミュレーションにより示す。
近距離では、近接交換は分子-層間相互作用によって支配されるが、さらに遠距離では分子は典型的な磁気センサとして振る舞う。
本モデルでは,分子色中心を用いて2次元磁石の磁場を計測し,距離依存性の異なる相互作用が測定場に与える影響を効果的に示す。
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