論文の概要: Quantum-grade nanodiamonds for ultrabright spin detection in live cells
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.17603v1
- Date: Fri, 29 Dec 2023 13:54:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-02 09:49:59.548170
- Title: Quantum-grade nanodiamonds for ultrabright spin detection in live cells
- Title（参考訳）: 量子グレードナノダイアモンドによる生体細胞の超垂直スピン検出
- Authors: Keisuke Oshimi, Hiromu Nakashima, Sara Mandi\'c, Hina Kobayashi,
Minori Teramoto, Hirokazu Tsuji, Yoshiki Nishibayashi, Yutaka Shikano, Toshu
An, and Masazumi Fujiwara
- Abstract要約: 光でスピンするナノマテリアルは、生体サンプルを探索するための量子ナノセンサーとして期待されている。
ここでは、0.6-1.3ppmの窒素空孔(NV)を含む超明るい蛍光ナノダイヤモンド(NDs)を実証する。
培養細胞に容易に導入されたNDは、かなり狭く光学的に検出された磁気共鳴(ODMR)スペクトルを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.49824235871245376
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Optically accessible spin-active nanomaterials are promising as quantum
nanosensors for probing biological samples. However, achieving bioimaging-level
brightness and high-quality spin properties for these materials is challenging
and hinders their application in quantum biosensing. Here, we demonstrate
ultrabright fluorescent nanodiamonds (NDs) containing 0.6-1.3-ppm
nitrogen-vacancy (NV) centers by spin-environment engineering via enriching
spin-less 12C-carbon isotopes and reducing substitutional nitrogen spin
impurities. The NDs, readily introduced into cultured cells, exhibited
substantially narrow optically detected magnetic resonance (ODMR) spectra,
requiring 16-times less microwave excitation power to give an ODMR depth
comparable to that of conventional type-Ib NDs. They show average
spin-relaxation times of T1 = 0.68 ms and T2 = 1.6 us (1.6 ms and 2.7 us
maximum) that were 5- and 10-fold longer than those of type-Ib, respectively.
The bulk-like NV spin properties and bright fluorescence demonstrated in this
study significantly improve the sensitivity of ND-based quantum sensors for
biological applications.
- Abstract（参考訳）: 光アクセス可能なスピン活性ナノ材料は、生物サンプルを探索するための量子ナノセンサーとして有望である。
しかし、これらの材料に対するバイオイメージングレベルの明るさと高品質なスピン特性を達成することは困難であり、量子バイオセンシングへの応用を妨げる。
ここでは、スピンレス12C-炭素同位体の濃縮と置換窒素スピン不純物低減によるスピン環境工学により、0.6-1.3ppm窒素空孔(NV)中心を含む超明るい蛍光ナノダイヤモンド(NDs)を実証する。
培養細胞に容易に導入されたNDは、かなり狭く光学的に検出された磁気共鳴(ODMR)スペクトルを示し、従来のIb型NDに匹敵するODMR深度を与えるために16倍のマイクロ波励起電力を必要とした。
T1 = 0.68 ms と T2 = 1.6 us (1.6 ms と 2.7 us max) の平均スピン緩和時間は、それぞれタイプIbよりも5倍と10倍長い。
本研究で得られたバルク状nvスピン特性と明るい蛍光は,生体用nd系量子センサの感度を著しく向上させた。
関連論文リスト
- Site-Controlled Purcell-Induced Bright Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride [62.170141783047974]
六方晶窒化ホウ素(hBN)でホストされる単一光子エミッタは、室温で動作する量子フォトニクス技術にとって必須の構成要素である。
我々はPurcellにより誘導されるサイト制御SPEのためのプラズモンナノ共振器の大規模アレイを実験的に実証した。
我々の結果は、明るく、均一に統合された量子光源の配列を提供し、堅牢でスケーラブルな量子情報システムへの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-03T23:02:30Z) - Optically-Trapped Nanodiamond-Relaxometry Detection of Nanomolar Paramagnetic Spins in Aqueous Environments [2.1352459760485796]
蛍光ナノダイアモンド(FNDs)の窒素空洞は、ナノスケールで温度、pH、常磁性種を感知する良い候補として浮上している。
光学的に捕捉されたFNDは、常磁性イオンに対して高い再現性を持つナノモル感度を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-30T19:00:56Z) - All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond [52.77024349608834]
マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。
我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。
この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-14T08:34:11Z) - Nanodiamonds based optical-fiber quantum probe for magnetic field and
biological sensing [6.643766442180283]
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。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-24T01:41:13Z) - Nanoscale Solid-State Nuclear Quadrupole Resonance Spectroscopy using
Depth-Optimized Nitrogen-Vacancy Ensembles in Diamond [9.322875230001717]
バルク量子物質の核磁気共鳴(NMR)と核四極子共鳴(NQR)分光は、量子相臨界性、磁性、超伝導などの現象に関する洞察を与えている。
磁気現象を持つナノスケールの2次元材料の出現により、誘導検出されたNMRとNQR分光法はナノ材料中の小さなスピンを検出するのに十分な感度が得られない。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、NMRとNQR分光の分析力をナノスケールにもたらすことを約束している。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-29T22:19:17Z) - Rapidly enhanced spin polarization injection in an optically pumped spin
ratchet [49.1301457567913]
高速分極可能な電子を利用してスピン注入速度を向上する戦略について報告する。
ダイヤモンド中の13C原子核に偏極を注入する窒素空孔中心電子のモデル系でこれを実証する。
スピンラチェット偏光伝達機構により、スピン注入速度を2桁以上向上させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-14T08:23:10Z) - Phonon dephasing and spectral diffusion of quantum emitters in hexagonal
Boron Nitride [52.915502553459724]
六方晶窒化ホウ素(hBN)の量子放出体は、量子光学への応用のために、明るく頑健な単一光子の源として出現している。
低温における共鳴励起分光法によるhBN中の量子エミッタのフォノン脱落とスペクトル拡散について検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-25T05:56:18Z) - Laser threshold magnetometry using green light absorption by diamond
nitrogen vacancies in an external cavity laser [52.77024349608834]
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、近年、量子センシングにかなりの関心を集めている。
最適密度のNV中心を持つダイヤモンドを用いて,pT/sqrt(Hz)レベルの磁場に対する理論的感度を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-22T18:58:05Z) - Single germanium vacancy centres in nanodiamonds with bulk-like spectral
stability [0.0]
ナノダイアモンド(NDs)における単一ゲルマニウム空洞(GeV$-$)中心を, 単一光子源を必要とするハイブリッド技術のために研究した。
我々は、そのゼロフォノン線(ZPL)を特徴付け、内部の個体群動態を研究し、その放射特性を比較する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-29T10:44:56Z) - Optical repumping of resonantly excited quantum emitters in hexagonal
boron nitride [52.77024349608834]
六方晶窒化ホウ素(hBN)の量子エミッタからの発光を増幅するために、弱い非共鳴レーザーを用いて暗黒状態への遷移を低減し、光発光を増幅する光共振方式を提案する。
この結果は、量子フォトニクスアプリケーションのための信頼性の高いビルディングブロックとしてhBNに原子様欠陥を配置する上で重要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-11T10:15:22Z) - Nanoscale Detection of Magnon Excitations with Variable Wavevectors
Through a Quantum Spin Sensor [0.0]
磁気絶縁体Y3Fe5O12薄膜における幅広い波動ベクトルを持つマグノンの光検出をNV単スピンセンサを用いて報告する。
本研究は,NV単一スピン量子センサが創発性スピントロニクス材料のナノスケールスピンダイナミクスを探索する際の重要な可能性を明らかにするものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-23T10:58:24Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。