論文の概要: Achieving 5 % $^{13}$C nuclear spin hyperpolarization in high-purity diamond at room temperature and low field

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.19489v1
• Date: Sun, 29 Sep 2024 00:02:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-05 22:57:44.717094
• Title: Achieving 5 % $^{13}$C nuclear spin hyperpolarization in high-purity diamond at room temperature and low field
• Title（参考訳）: 高純度ダイヤモンドにおける5 %$^{13}$C核スピン超分極を室温・低磁場で達成する
• Authors: Vladimir V. Kavtanyuk, Changjae Lee, Keunhong Jeong, Jeong Hyun Shim,
• Abstract要約: 10mT以下では、13ドルCの分極率5%が得られ、これは7倍106ドル以上の増進比に相当する。 磁場を[100]に沿って配向させることで、偏光移動に関与するNVスピンの数は4倍になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Optically polarizable nitrogen-vacancy (NV) center in diamond enables the hyperpolarization of $^{13}$C nuclear spins at low magnetic field and room temperature. However, achieving a high level of polarization comparable to conventional dynamic nuclear polarization has remained challenging. Here we demonstrate that, at below 10 mT, a $^{13}$C polarization of 5 % can be obtained, equivalent to an enhancement ratio over $7 \times 10^6$. We used high-purity diamond with a low initial nitrogen concentration ($<$ 1 ppm), which also results in a long storage time exceeding 100 minutes. By aligning the magnetic field along [100], the number of NV spins participating in polarization transfer increases fourfold. We conducted a comprehensive optimization of field intensity and microwave (MW) frequency-sweep parameters for this field orientation. The optimum MW sweep width suggests that polarization transfer occurs primarily to bulk $^{13}$C spins through the integrated solid effect followed by nuclear spin diffusion.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の光学偏光性窒素空孔(NV)中心は、低磁場と室温での$^{13}$C核スピンの過分極を可能にする。 しかし、従来の動的核分極に匹敵する高レベルの分極を達成することは依然として困難である。 ここでは,10mT以下では,7<times 10^6$以上の拡張比に相当する5%の$^{13}$C分極が得られることを示した。 初期窒素濃度が低い高純度ダイヤモンド($1 ppm)を用いた結果,保存時間が100分を超える結果となった。 磁場を[100]に沿って配向させることで、偏光移動に関与するNVスピンの数は4倍になる。 このフィールド指向性のために、電界強度とマイクロ波(MW)周波数スイートパラメータの総合的な最適化を行った。 最適MWスイープ幅は、主に核スピン拡散による固体効果を通じてバルク$^{13}$Cスピンに偏光転移が起こることを示唆している。

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