論文の概要: Optically Detected Magnetic Resonance Imaging and Sensing Within Functionalized Additively Manufactured Microporous Structures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.16434v1
- Date: Sun, 23 Feb 2025 04:13:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-25 15:52:27.707497
- Title: Optically Detected Magnetic Resonance Imaging and Sensing Within Functionalized Additively Manufactured Microporous Structures
- Title（参考訳）: 光検出磁気共鳴イメージングと高機能化微多孔体内部のセンシング
- Authors: Brian W. Blankenship, Yoonsoo Rho, Zachary Jones, Timon Meier, Runxuan Li, Emanuel Druga, Harpreet Singh, Xiaoxing Xia, Ashok Ajoy, Costas P. Grigoropoulos,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心による量子センシングは、多様な物理パラメータを測定する強力なツールとして登場した。
そこで我々は,NV含有ナノダイヤモンドを用いた多光子リソグラフィー構造を表面官能化することにより,設計用量子センサの汎用的開発手法を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.363197599203865
- License:
- Abstract: Quantum sensing with nitrogen-vacancy centers in diamond has emerged as a powerful tool for measuring diverse physical parameters, yet the versatility of these measurement approaches is often limited by the achievable layout and dimensionality of bulk-crystal platforms. Here, we demonstrate a versatile approach to creating designer quantum sensors by surface-functionalizing multiphoton lithography microstructures with NV-containing nanodiamonds. We showcase this capability by fabricating a 150 $\mu$m x 150 $\mu$m x 150 $\mu$m triply periodic minimal surface gyroid structure with millions of attached nanodiamonds. We demonstrate a means to volumetrically image these structures using a refractive index matching confocal imaging technique, and extract ODMR spectra from 1.86 $\mu$m x 1.86 $\mu$m areas of highly concentrated nanodiamonds across a cross section of the gyroid. Furthermore, the high density of sensing elements enables ensemble temperature measurements with sensitivity of 0.548 {\deg}K/$\sqrt{Hz}$ at 5 mW excitation power. This approach to creating quantum-enabled microarchitectures opens new possibilities for multimodal sensing in complex three-dimensional environments.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔中心を用いた量子センシングは、様々な物理パラメータを測定する強力なツールとして登場したが、これらの測定手法の汎用性は、バルク結晶層のレイアウトと寸法によって制限されることが多い。
そこで我々は,NV含有ナノダイヤモンドを用いた多光子リソグラフィー構造を表面官能化することにより,設計用量子センサの汎用的開発手法を示す。
150$\mu$m x 150 $\mu$m x 150 $\mu$m 3つの周期的な最小表面ジャイロイド構造を数百万のナノダイアモンドで作製することで、この能力を実証する。
我々は、これらの構造を屈折率マッチング共焦点イメージング技術を用いて体積像化し、1.86$\mu$m x 1.86$\mu$mの高濃度ナノダイアモンド領域から、ジャイロイドの断面にわたってODMRスペクトルを抽出する手法を実証した。
さらに、高密度のセンシング素子は0.548 {\deg}K/$\sqrt{Hz}$の感度で5mWの励起パワーでアンサンブル温度を測定することができる。
量子可能なマイクロアーキテクチャを作成するこのアプローチは、複雑な3次元環境において、マルチモーダルセンシングの新たな可能性を開く。
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