論文の概要: Photoswitchable radicals as reporter spins for quantum sensing with spin defects in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05406v1
• Date: Mon, 06 Oct 2025 21:55:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-08 17:57:08.003945
• Title: Photoswitchable radicals as reporter spins for quantum sensing with spin defects in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンドのスピン欠陥を用いた量子センシングのためのレポータースピンとしてのフォトウィッチブルラジカル
• Authors: Lakshmy Priya Ajayakumar, David J. Durden, Aksshay Nandakumar Regeni, Mingcai Xie, Swastik Hegde, Gustavo Aldas, Kyle Haggard, Mikael P. Backlund,
• Abstract要約: センサーからの距離による 目標信号強度の急激な崩壊は ナノスケール磁気センシングにおいて 重要な課題となる ダイアモンド表面に局在したレポータースピンとして,ロドアミン系染料から生成するラジカルアニオンを用いて,この制限を克服する戦略を導入する。 読み出しのための単一の浅いNV中心を用いたコヒーレントな操作と検出を実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The rapid decay of target signal strength with distance from the sensor presents a key challenge in nanoscale magnetic sensing with nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond, limiting both sensitivity and spatial resolution. Here we introduce a strategy to overcome this limitation by using radical anions formed from rhodamine-derived dyes as reporter spins localized to the diamond surface. These radicals, generated through photoreduction, are optically identifiable and stable on timescales exceeding an hour. We experimentally demonstrate their coherent manipulation and detection using single, shallow NV centers for readout. We observe heterogeneity in the local magnetic environments of the photoactivated spins from site to site, likely due to variations in inter-radical couplings across our measurements. Looking forward, our approach enables correlative nanoscale magnetic and optical imaging, and opens new pathways toward single-molecule magnetic resonance studies.
• Abstract（参考訳）: センサからの距離による目標信号強度の急激な減衰は、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心によるナノスケール磁気センシングにおいて重要な課題であり、感度と空間分解能の両方を制限している。 ここでは,ロドアミン系染料から生成するラジカルアニオンをダイヤモンド表面に局在したレポータースピンとして利用することにより,この制限を克服する戦略を紹介する。 これらのラジカルは光還元によって生成され、1時間を超える時間スケールで光学的に同定可能で安定である。 読み出しのための単一の浅いNV中心を用いたコヒーレントな操作と検出を実験的に実証した。 地中から地中にかけての光活性化スピンの局所磁気環境における不均一性は, 放射間結合の変動に起因すると考えられる。 今後, ナノスケール磁気・光学画像の相関性を実現し, 単一分子磁気共鳴研究への新たな道を開く。

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