論文の概要: $^{13}$C Hyperpolarization with Nitrogen-Vacancy Centers in Micro- and Nanodiamonds for Sensitive Magnetic Resonance Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.14521v2
- Date: Sun, 24 Mar 2024 15:31:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-26 10:51:37.487508
- Title: $^{13}$C Hyperpolarization with Nitrogen-Vacancy Centers in Micro- and Nanodiamonds for Sensitive Magnetic Resonance Applications
- Title（参考訳）: マイクロダイアモンドおよびナノダイアモンド中の窒素空孔中心を用いた高偏極化による高感度磁気共鳴への応用
- Authors: Rémi Blinder, Yuliya Mindarava, Martin Korzeczek, Alastair Marshall, Felix Glöckler, Steffen Nothelfer, Alwin Kienle, Christian Laube, Wolfgang Knolle, Christian Jentgens, Martin B. Plenio, Fedor Jelezko,
- Abstract要約: 核双極化は、核磁気共鳴(NMR)におけるシグナルを桁違いに増強する既知の方法である。
本研究は、光励起窒素空洞中心(NV)を用いて、ダイヤモンド微粒子とナノ粒子の13ドルC超分極に対処し、室温で13ドルCのスピンを分極する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5312470855079862
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Nuclear hyperpolarization is a known method to enhance the signal in nuclear magnetic resonance (NMR) by orders of magnitude. The present work addresses the $^{13}$C hyperpolarization in diamond micro- and nanoparticles, using the optically-pumped nitrogen-vacancy center (NV) to polarize $^{13}$C spins at room temperature. Consequences of the small particle size are mitigated by using a combination of surface treatment improving the $^{13}$C relaxation ($T_1$) time, as well as that of NV, and applying a technique for NV illumination based on a microphotonic structure. Monitoring the light-induced redistribution of the NV spin state populations with electron paramagnetic resonance, a strong polarization enhancement for the NV spin state is observed in a narrow spectral region corresponding to about 4\% of these defect centers. By combining adjustments to the `PulsePol' sequence and slow sample rotation, the NV-$^{13}$C polarization transfer rate is improved further. The hyperpolarized $^{13}$C NMR signal is observed in particles of 2 $\mu$m and 100 nm median sizes, with enhancements over the thermal signal (at 0.29 T magnetic field), of 1500 and 940, respectively. The present demonstration of room-temperature hyperpolarization anticipates the development of agents based on nanoparticles for sensitive magnetic resonance applications.
- Abstract（参考訳）: 核双極化は、核磁気共鳴(NMR)におけるシグナルを桁違いに増強する既知の方法である。
本研究は、光励起窒素空洞中心(NV)を用いて、ダイヤモンド微粒子とナノ粒子の超分極を$^{13}$Cで処理し、室温で$^{13}$Cのスピンを分極する。
表面処理を改良した$^{13}$C緩和(T_1$)時間とNVを併用し、マイクロフォトニック構造に基づくNV照明技術を適用することにより、小粒子径の連続を緩和する。
電子常磁性共鳴によりNVスピン状態の光誘起再分布をモニタリングし、これらの欠陥中心の約4\%に対応する狭いスペクトル領域において、NVスピン状態の強い分極増強を観測した。
PulsePol'配列の調整と遅いサンプルローテーションを組み合わせることで、NV-$^{13}$C偏光伝達率をさらに向上する。
過分極$^{13}$C NMR信号は、2$\mu$mと100nmの中央値の粒子で観測され、それぞれ1500と940の熱信号(0.29Tの磁場)に増強される。
室温過分極の実証実験は, ナノ粒子を用いた高感度磁気共鳴材料の開発を期待するものである。
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