論文の概要: Super-resolution diamond magnetic microscopy of superparamagnetic
nanoparticles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.05436v1
- Date: Mon, 9 Oct 2023 06:24:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-12 07:18:47.619760
- Title: Super-resolution diamond magnetic microscopy of superparamagnetic
nanoparticles
- Title（参考訳）: 超常磁性ナノ粒子の超高分解能ダイヤモンド磁気顕微鏡
- Authors: Nazanin Mosavian, Forrest Hubert, Janis Smits, Pauli Kehayias, Yaser
Silani, Bryan A. Richards, Victor M. Acosta
- Abstract要約: ダイヤモンド表面近傍の高密度層におけるNV中心の電荷状態の光学的制御に基づくナノスケール磁気顕微鏡の代替手法を実装した。
ドーナツビーム超解像法と光学的に検出された磁気共鳴分光法を組み合わせることで, 30nmの酸化鉄ナノ粒子が生成する磁場を撮像した。
- 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: Scanning-probe and wide-field magnetic microscopes based on Nitrogen-Vacancy
(NV) centers in diamond have enabled remarkable advances in the study of
biology and materials, but each method has drawbacks. Here, we implement an
alternative method for nanoscale magnetic microscopy based on optical control
of the charge state of NV centers in a dense layer near the diamond surface. By
combining a donut-beam super-resolution technique with optically detected
magnetic resonance spectroscopy, we imaged the magnetic fields produced by
single 30-nm iron-oxide nanoparticles. The magnetic microscope has a lateral
spatial resolution of ~100 nm, and it resolves the individual magnetic dipole
features from clusters of nanoparticles with interparticle spacings down to
~190 nm. The magnetic feature amplitudes are more than an order of magnitude
larger than those obtained by confocal magnetic microscopy due to the smaller
characteristic NV-nanoparticle distance within nearby sensing voxels. We
analyze the magnetic point-spread function and sensitivity as a function of the
microscope's spatial resolution and identify sources of background fluorescence
that limit the present performance, including diamond second-order Raman
emission and imperfect NV charge-state control. Our method, which uses less
than 10 mW laser power and can be parallelized by patterned illumination,
introduces a new format for nanoscale magnetic imaging.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空洞(NV)中心に基づく走査プローブおよび広磁場磁気顕微鏡は、生物学や材料の研究において顕著な進歩をもたらしたが、それぞれの方法には欠点がある。
本稿では,ダイヤモンド表面近傍の高密度層におけるnv中心の電荷状態の光学制御に基づくナノスケール磁気顕微鏡の代替手法を実装した。
ドーナツビーム超解像法と光学的に検出された磁気共鳴分光法を組み合わせることで, 30nmの酸化鉄ナノ粒子が生成する磁場を撮像した。
磁気顕微鏡は横方向の空間分解能が約100nmであり、粒子間間隔が約190nmのナノ粒子のクラスターから個々の磁気双極子特性を分解する。
磁気特性振幅は、近接検出ボクセル内のNV-ナノ粒子距離が小さいため、共焦点磁気顕微鏡で得られたものよりも1桁以上大きい。
顕微鏡の空間分解能の関数として磁気点スプレッド関数と感度を分析し、ダイヤモンド2次ラマン放出や不完全なnv帯電状態制御など、現在の性能を制限する背景蛍光源を同定する。
本手法は,10mW未満の波長で,パターン照明により並列化が可能であり,ナノスケール磁気画像の新しいフォーマットを導入している。
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