电解质在金刚石近表面自旋缺陷弛豫中的作用
摘要：利用钻石中的自旋缺陷进行量子传感，例如氮-空位(NV)中心，能够在纳米尺度上检测各种化学物种。具有未成对电子自旋的分子或离子通常通过其对NV中心自旋弛豫的影响来进行探测。尽管众所周知顺磁离子会降低NV中心的弛豫时间($T_1$)，但我们在这里报道了对于阴离子离子有相反效应的结果。我们证明，与纯水相比，毫摩尔浓度的水溶性阴离子电解质溶液可以增加近表面NV中心集合的$T_1$时间。为了阐明这一令人惊讶效应的基本机制，我们进行了单量子和双量子的NV实验，结果显示在阴离子电解质的存在下，磁场和电场噪声减小。结合从头模拟，我们提出由于形成电双层引起的界面带弯曲变化导致了氧化钻石界面上波动电荷的稳定。这项工作不仅有助于理解量子系统中的噪声源，还可以将量子传感器的应用拓展到细胞生物学、神经科学和电化学的电解质传感中。
作者：Fabian A. Freire-Moschovitis, Roberto Rizzato, Anton Pershin, Moritz R. Schepp, Robin D. Allert, Lina M. Todenhagen, Martin S. Brandt, Adam Gali, and Dominik B. Bucher
论文ID：2301.04952
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-05-26