論文の概要: Room-temperature alignment-free magnetometry with boron vacancies in hot-pressed hexagonal boron nitride
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.00734v1
- Date: Sun, 31 Aug 2025 07:58:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.36499
- Title: Room-temperature alignment-free magnetometry with boron vacancies in hot-pressed hexagonal boron nitride
- Title（参考訳）: 熱間加圧六方晶窒化ホウ素におけるホウ素空洞を用いた室温アライメントフリー磁気メトリー
- Authors: Shuyu Wen, Raul Coto, Peiting Wen, Slawomir Prucnal, Manfred Helm, Jun-Wei Luo, Shengqiang Zhou, Yonder Berencén,
- Abstract要約: 単結晶の六方晶窒化ホウ素(hBN)におけるダイヤモンド中の窒素空孔中心やホウ素の空孔などの固体スピン欠陥に基づく量子センサーは、信頼性の高いセンシングを実現するために、外部磁場と欠陥のスピン量子化軸との間の正確なアライメントを必要とする。
ここでは,室温で検出されたVB-からの磁気共鳴を,市販のホットプレス多結晶hBNで実証する。
このアプローチは、現実の展開に適した低コストでスケーラブルで、機械的に安定な量子磁場センサへの道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.511552827685005
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Magnetic field sensing is essential for applications in communication, environmental monitoring, and biomedical diagnostics. Quantum sensors based on solid-state spin defects, such as nitrogen-vacancy centers in diamond or boron vacancies in single-crystal hexagonal boron nitride (hBN), typically require precise alignment between the external magnetic field and the defect's spin quantization axis to achieve reliable sensing. This alignment constraint complicates device integration and hinders scalability. Here, we demonstrate room-temperature optically detected magnetic resonance (ODMR) from negatively charged boron vacancies (VB-) in commercially available hot-pressed polycrystalline hBN. The random grain orientation inherently samples a broad range of spin quantization axes, enabling alignment-free magnetic field detection. Numerical modeling further confirms that sensing remains feasible despite anisotropic sensitivity, establishing hot-pressed hBN as a robust and practical platform for quantum magnetometry. This approach paves the way toward low-cost, scalable, and mechanically stable quantum magnetic field sensors suitable for real-world deployment.
- Abstract（参考訳）: 磁場センシングは、通信、環境モニタリング、バイオメディカル診断における応用に不可欠である。
単結晶の六方晶窒化ホウ素(hBN)におけるダイヤモンド中の窒素空孔中心やホウ素の空孔などの固体スピン欠陥に基づく量子センサーは、信頼性の高いセンシングを実現するために、外部磁場と欠陥のスピン量子化軸との間の正確なアライメントを必要とする。
このアライメント制約はデバイス統合を複雑にし、スケーラビリティを妨げる。
ここでは, 室温光検出型磁気共鳴 (ODMR) を, 市販のポリ結晶hBNの負電荷ボロン空洞 (VB-) から実証する。
ランダムな結晶配向は、本質的に幅広いスピン量子化軸をサンプリングし、アライメントのない磁場検出を可能にする。
数値モデリングにより、異方性感度にもかかわらずセンシングは引き続き実現可能であることが確認され、量子磁気学の堅牢で実用的なプラットフォームとして熱圧hBNが確立された。
このアプローチは、現実の展開に適した低コストでスケーラブルで、機械的に安定な量子磁場センサへの道を開く。
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