論文の概要: Probing Stress and Magnetism at High Pressures with Two-Dimensional Quantum Sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.03319v1
- Date: Mon, 06 Jan 2025 19:00:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-08 15:49:07.623314
- Title: Probing Stress and Magnetism at High Pressures with Two-Dimensional Quantum Sensors
- Title（参考訳）: 2次元量子センサを用いた高圧下でのプローブ応力と磁性
- Authors: Guanghui He, Ruotian Gong, Zhipan Wang, Zhongyuan Liu, Jeonghoon Hong, Tongxie Zhang, Ariana L. Riofrio, Zachary Rehfuss, Mingfeng Chen, Changyu Yao, Thomas Poirier, Bingtian Ye, Xi Wang, Sheng Ran, James H. Edgar, Shixiong Zhang, Norman Y. Yao, Chong Zu,
- Abstract要約: 高圧力室に直接2次元(2次元)材料の薄い層中に光スピン欠陥を集積する。
ダイヤモンドアンビルに埋め込まれた窒素空洞センターと比較して、我々の2Dセンサーは局所的なストレスに対して約3倍強い反応を示します。
我々の研究は、高圧実験のための統合量子センシング装置を実証し、圧力誘起現象の予測への応用の可能性を示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.086592785067774
- License:
- Abstract: Pressure serves as a fundamental tuning parameter capable of drastically modifying all properties of matter. The advent of diamond anvil cells (DACs) has enabled a compact and tabletop platform for generating extreme pressure conditions in laboratory settings. However, the limited spatial dimensions and ultrahigh pressures within these environments present significant challenges for conventional spectroscopy techniques. In this work, we integrate optical spin defects within a thin layer of two-dimensional (2D) materials directly into the high-pressure chamber, enabling an in situ quantum sensing platform for mapping local stress and magnetic environments up to 4~GPa. Compared to nitrogen-vacancy (NV) centers embedded in diamond anvils, our 2D sensors exhibit around three times stronger response to local stress and provide nanoscale proximity to the target sample in heterogeneous devices. We showcase the versatility of our approach by imaging both stress gradients within the high-pressure chamber and a pressure-driven magnetic phase transition in a room-temperature self-intercalated van der Waals ferromagnet, Cr$_{1+\delta}$Te$_2$. Our work demonstrates an integrated quantum sensing device for high-pressure experiments, offering potential applications in probing pressure-induced phenomena such as superconductivity, magnetism, and mechanical deformation.
- Abstract（参考訳）: 圧力は、物質の全ての特性を劇的に変更できる基本的なチューニングパラメータとして機能する。
ダイヤモンドアンビル細胞(DAC)の出現により、実験室で極度の圧力条件を発生させるコンパクトでテーブルトップのプラットフォームが実現された。
しかし、これらの環境内の空間次元と超高圧は、従来の分光法において重要な課題である。
本研究では,2次元(2次元)材料の薄い層に光スピン欠陥を直接高圧室に統合し,局所応力と磁気環境を最大4〜GPaまでマッピングするためのその場量子センシングプラットフォームを実現する。
ダイヤモンドアンビルに埋め込まれた窒素空洞(NV)中心と比較して、我々の2Dセンサーは局所的なストレスに対する3倍の強い反応を示し、異種デバイスでターゲット試料にナノスケールの近接を与える。
室温自己インターカレートファンデルワールス強磁性体Cr$_{1+\delta}$Te$_2$における高圧チャンバー内の応力勾配と圧力駆動磁気相転移の両面を撮像することにより,本手法の汎用性を示す。
本研究は, 高温実験用集積量子センシング装置を試作し, 超伝導, 磁性, 機械的変形などの圧力誘起現象の予測への応用の可能性を示した。
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