科学家实现千赫兹级谱线分辨率单自旋顺磁共振
科学家实现千赫兹级谱线判别率单自旋顺磁共振
近期，中国科学技能大学杜江峰院士团队提出并利用一种基于金刚石氮—空位（NV）色心量子传感器的高判别顺磁共振探测要领，得到了千赫兹（kHz）谱线判别率的单自旋顺磁共振谱。该成就颁发在最新一期《科学希望》上。
电子顺磁共振谱学技能是今世重要的物质科学研究手段，常用来获取分子动力学、布局等信息。该技能一个主要成长偏向，是从尽大概少的样品中获取尽大概准确的信息，这需要同时晋升空间判别率和谱线判别率。近几十年来，得益于新探测技能的呈现，空间判别率不绝晋升，谱线判别率却逗留在兆赫兹（MHz）量级。
打破当前谱线判别率限制，需寻求降服情况噪声的新要领。除了主动抑制噪声，另一种更为直接有效的方法是让被测自旋天然地对噪声免疫。在特定磁场等条件下，有一类非凡自旋态可以或许抵挡外界磁场噪声的扰动，电子在这些自旋态之间跃迁发生的谱线就会窄化。这种物理现象遍及存在于离子阱、核磁共振以及磷硅等体系中。此前有报道称，对付一类顺磁性物质，在零磁场下也存在这种现象。但传统顺磁共振技能的检测敏捷度与磁场巨细相关，零场下探测效率极低，限制了实际应用。
杜江峰团队利用NV色心量子传感器举办顺磁共振检测。他们此前已经证明纵然在零场下，NV色心依然具有单自旋级此外检测敏捷度。为了视察到谱线窄化，实现高判别率谱学探测，他们设计了一种合用于零场的顺磁共振关联序列，极大地压制了NV传感器本征展宽，乐成实现金刚石中单个氮原子电子自旋的窄化跃迁探测，相较传统要领谱线判别率晋升了27倍，到达8.6千赫兹（kHz），这是今朝基于金刚石量子传感器微观顺磁共振谱学的最高指标。
这种新型丈量手段没有真空、低温等苛刻的情况条件限制，可在室温大气溶液等条件下事情，在生物应用方面具有奇特的竞争优势，可以越发风雅地阐明单分子布局信息、动力学变革以及局部情况特征等。
相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz8244
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