論文の概要: Pulsed magnetic field gradient on a tip for nanoscale imaging of spins
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.17690v1
- Date: Thu, 26 Sep 2024 09:56:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-28 20:46:02.588680
- Title: Pulsed magnetic field gradient on a tip for nanoscale imaging of spins
- Title（参考訳）: スピンのナノスケールイメージングのための先端上のパルス磁場勾配
- Authors: Leora Schein-Lubomirsky, Yarden Mazor, Rainer Stöhr, Andrej Denisenko, Amit Finkler,
- Abstract要約: 本研究では,ナノスケールで高勾配の局所的かつ制御可能な磁場を提供するために,先端にスイッチング可能な磁場勾配を示す。
我々は、勾配場をナノスケール磁気共鳴センサ、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に組み込み、高分解能磁気共鳴画像を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Nanoscale magnetic resonance imaging (nanoMRI) aims at obtaining structure at the single molecule level. Most of the techniques for effecting a nanoMRI gradient use small permanent magnets. Here, we present a switchable magnetic field gradient on a tip, which is designed to provide a local and controllable magnetic field with a high gradient on the nanometer scale. We incorporate the gradient field with a nanoscale magnetic resonance sensor, a single nitrogen-vacancy (NV) center in diamond, to provide high-resolution magnetic resonance imaging. The device is a metal microwire deposited along a quartz tip, with the current flowing along the tip inducing a magnetic field around its apex. This field can be manipulated throughout a measurement by controlling the current along the wire. We achieved gradients as high as 1 $\mathrm{\mu}\text{T/nm}$ at fields weaker than 200 $\mathrm{\mu}\text{T}$. Such a gradient can facilitate electron spin mapping with 1 nm resolution using single NV sensors, allowing for nanoscale imaging of electrons. The ability to switch the current on and off and to position the device with high precision overcomes limitations such as limited emitter contrast and the flexibility in sample preparation. Moreover, we show that proximity of the metallic tip to the sensor modifies the Rabi power in a spatially dependent manner, providing regions with enhanced ($\times$3.5) and decreased Rabi power. This spatial gradient, induced by the tip, offers the opportunity for selective pulses on nearby spin species where the same microwave power will result in different spin manipulation characteristics.
- Abstract（参考訳）: ナノスケール磁気共鳴イメージング(nanoMRI)は単一分子レベルでの構造を得ることを目的としている。
ナノMRI勾配の効果技術のほとんどは、小さな永久磁石を使用する。
ここでは,ナノスケールで高勾配の局所的かつ制御可能な磁場を提供するために,先端にスイッチング可能な磁場勾配を示す。
我々は、勾配場をナノスケール磁気共鳴センサ、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に組み込み、高分解能磁気共鳴画像を提供する。
この装置は、石英の先端に沿って堆積された金属のマイクロワイヤで、先端に沿って電流が流れ、頂点周辺の磁場を誘導する。
このフィールドは、ワイヤに沿って電流を制御することで測定を通して操作することができる。
1$\mathrm{\mu}\text{T/nm}$を200$\mathrm{\mu}\text{T}$より弱いフィールドで達成した。
このような勾配は、単一のNVセンサーを用いて1nmの分解能を持つ電子スピンマッピングを促進し、電子のナノスケールイメージングを可能にする。
電流をオン/オフし、デバイスを高精度に位置決めする能力は、限られたエミッタコントラストやサンプル準備の柔軟性といった制限を克服する。
さらに, センサへの金属先端の近接は, ラビパワーを空間的依存的に変化させ, 拡張された(3ドル)およびラビパワーの低減を図った。
先端によって誘導されるこの空間勾配は、同じマイクロ波パワーが異なるスピン操作特性をもたらす近くのスピン種に選択的パルスを与える機会を与える。
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