論文の概要: Biocompatible Vaterite Carriers Enable Multimodal Quantum Sensing with Nanodiamonds
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.09434v2
- Date: Mon, 17 Aug 2026 09:02:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.023137
- Title: Biocompatible Vaterite Carriers Enable Multimodal Quantum Sensing with Nanodiamonds
- Title（参考訳）: ナノダイヤモンドを用いたマルチモーダル量子センシングを可能にする生体適合型フェライトキャリア
- Abstract要約: 液体中の移動型ナノダイヤモンド量子センサは、ブラウン回転、変光子収集、光トラップによる摂動の影響を受けている。
40nmの窒素空孔ナノダイアモンドを多孔質二屈折フェライト微粒子上に作製した。
グランドカノニカル電荷規制モデルでは、プロトン化学ポテンシャルを界面スイッチングにリンクし、複雑な液体におけるマルチモーダル量子センシングへの経路を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Mobile nanodiamond quantum sensors in liquids are affected by Brownian rotation, variable photon collection, and perturbations from optical trapping. Here we assemble 40-nm nitrogen-vacancy nanodiamonds on porous, birefringent vaterite microspherulites, creating mobile sensors with a polarization-addressable body frame and a chemically active carbonate interface. Under 976-nm trapping, the sensors retain spin resonance and longitudinal relaxation, with less than 7% variation in contrast and an approximately 1-MHz resonance shift at 0.8 W. Zeeman-split resonances resolve magnetic fields from 0 to 0.8 mT, with a response metric of 78--144 $μ$T Hz$^{-1/2}$. In cell-culture medium, a 10.7-$μ$M proton-equivalent dose shortens $T_1$ from $23.4 \pm 2.3$ to $9.0 \pm 1.2$ $μ$s, yielding concentration and pH sensitivities of $6.46$ $μ$M Hz$^{-1/2}$ and $6.54$ mpH Hz$^{-1/2}$, respectively. A 500-fold larger proton dose in ethanol produces a weaker response. A grand-canonical charge-regulation model links proton chemical potential to interfacial switching, establishing a route to multimodal quantum sensing in complex liquids.
- Abstract（参考訳）: 液体中の移動型ナノダイヤモンド量子センサは、ブラウン回転、変光子収集、光トラップによる摂動の影響を受けている。
ここでは40nmの窒素空孔ナノダイアモンドを多孔質二屈折フェライト微粒子上に集積し、偏光調整可能なボディフレームと化学的に活性な炭酸塩界面を持つ移動体センサーを作製する。
976nmのトラップの下では、センサはスピン共鳴と長手緩和を保ち、コントラストは7%以下であり、 0.8Wでの約1MHzの共鳴シフトはゼロから0.8mTの磁場を解き、応答距離は78--144 $μ$T Hz$^{-1/2}$である。
細胞培養媒体では、10.7-μ$Mプロトン等価線量では、T_1$が23.4 \pm 2.3$から9.0 \pm 1.2$$μ$sとなり、それぞれ6.46$μ$M Hz$^{-1/2}$と6.54$mpH Hz$^{-1/2}$となる。
エタノール中の500倍大きいプロトンは、より弱い反応を引き起こす。
グランドカノニカル電荷規制モデルでは、プロトン化学ポテンシャルを界面スイッチングにリンクし、複雑な液体におけるマルチモーダル量子センシングへの経路を確立する。
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