Counting statistics of dark-state transport through a carbon nanotube quantum dot
在最近的一次实验中，[A]。Donarini等人，Nat Comms 10，381（2019）]，观察到通过碳纳米管量子点的电子传输被量子相干"暗态“的形成抑制。本文从理论上研究了这种暗态有限输运的计数统计和等待时间分布。我们表明，统计的特点是巨大的超泊松Fano因子和长尾等待时间分布，这两者都是由暗态引起的双稳态和极端电子聚束的签名。
2020-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanoscale Control of Quantum States in Radical Molecules on Superconducting Pb(111)
本研究利用低温扫描隧道显微镜，在超导 Pb(111) 表面实现了对自由基分子 TBTAP 量子态的纳米尺度操纵，通过改变针尖距离和分子间相互作用诱导了量子相变与 YSR 态分裂，并利用分子链中的二聚体位置切换实现了信息编码，为量子态工程奠定了基础。
2024-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single Spin Localization and Manipulation in Graphene Open-Shell Nanostructures
预测表明，石墨烯可以从其$π$ -电子的库仑排斥中自发地产生磁性，但其实验验证一直是一个挑战。在这里，我们报告的观察和操纵的个别磁矩本地化的石墨烯纳米结构上的Au（111）表面。使用扫描隧道光谱，我们检测到的存在下，通过近藤效应的碳骨架的某些锯齿形网站本地化的单电子自旋。两个附近的自旋被发现耦合到一个单重态基态，和他们的交换相互作用的强度通过单重态-三重态非弹性隧道电子激发测量。理论模拟表明，电子关联导致自旋极化自由基态的实验观察到的空间分布。与这些自由基结合的氢原子会淬灭它们的磁矩，这使得我们能够用显微镜的尖端来切换纳米结构的自旋。
2018-08-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Conduction in Carbon Nanotubes Through Metastable Resonant States
我们在这里报告对单个多壁碳纳米管（MWNTs）的电测量，表明碳纳米管中杂质或缺陷的存在或移动可以从根本上改变其低温传输特性。低温电导可以随着温度的降低而单调下降，或者在非常低的温度下突然增加，有时在不同的时间在同一样品中。电导的温度依赖性的这种不寻常的行为与作为跨导线的直流电压的函数的差分电导的大的变化相关。该效应被很好地描述为由对应于通过纳米管的直接传输和通过离散电子状态的共振传输（所谓的法诺共振）的传导通道的量子干涉引起。
2003-11-15 cond-mat.mes-hall
Nonlinear damping in mechanical resonators based on graphene and carbon nanotubes
碳纳米管和石墨烯可以制造出色的纳米机械谐振器。它们有望用于各种科学和技术应用，包括质量，力和电荷的传感，以及介观尺度下量子现象的研究。在这里，我们发现纳米管和石墨烯谐振器的动力学实际上是非常奇特的。我们提出了一个前所未有的情况下，机械耗散完全由非线性阻尼。作为一个惊人的结果，品质因数Q强烈地依赖于运动的幅度。这种情况是从根本上不同于其他谐振器，其耗散是由线性阻尼项占主导地位。我们认为，这种差异源于碳纳米管和石墨烯的降维。此外，我们利用非线性性质的阻尼，以提高品质因数的纳米管/石墨烯谐振器。
2011-03-09 cond-mat.mes-hall
Magnetism of Edge Modified Nano Graphene
为了研究碳基材料的磁性原理，采用第一性原理密度泛函理论分析锯齿形边缘修饰的石墨烯分子的多自旋态，选择合适的修饰元素。自由基碳修饰的C_（64）H_（17）的最高自旋态是最稳定的，这是由于Z字形边缘有两个上自旋的四面体分子轨道构型。相比之下，氧修饰的C59 O 5 H17由于氧位处的四个自旋抵消而显示出最低的自旋状态是最稳定的。硼修饰的C_（59）B_（55）H_（22）在硼位上没有π-分子轨道，使稳定的分子自旋态为最低自旋态。然而，C59 N5 H2有两个π电子，其中自旋相互抵消以给出稳定的最低自旋状态。硅改性的C59 Si 5 H27和磷改性的C59 P5 H22由于Z字形位大量原子的插入而表现出弯曲的分子几何构型，同时也带来了复杂的自旋分布。自由基碳和二氢化碳改性是设计碳基磁性材料的有希望的候选者。
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational excitations in magnetic triangular nanographenes
针对纳米结构激发态中磁性与振动起源难以区分的问题，本文通过研究Au(111)表面自旋S=1/2的菲烯基自由基，结合IETS测量与理论模拟，证实了非弹性激发的振动起源并归属其振动模式。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall
Fast and sensitive detection of hemoglobin and other paramagnetic species using coupled charge and spin dynamics in strongly fluorescent nanodiamonds
在纳米级物理学、生物学和化学中，对一些未成对电子自旋（如金属离子和自由基）的检测是一项有用但困难的任务。金刚石中的单氮空位（NV）中心在由旋转浴产生的弱磁场的光学检测中提供高灵敏度和空间分辨率，但通常需要秒量级的长采集时间。在这里，我们使用一种新的方法，基于耦合的自旋和电荷动力学在密集的NV合奏在强荧光纳米金刚石（ND）感测外部磁偶极子。我们将这种方法应用于各种顺磁性物质，包括钆络合物，磁铁矿纳米颗粒和全血中的血红蛋白。利用高NV密度的优势，我们展示了检测亚纳摩尔量的Gd自旋与超短采集时间接近10 ms。强发光，高灵敏度和短的采集时间使密集的NV-合奏ND生物传感和生物成像应用的一个强大的工具。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall
Full Counting Statistics of Generic Spin Entangler with Quantum Dot-Ferromagnet detectors
在纳米尺度传输中，空间分离的电子之间的纠缠是一个基本的性质，还有待实验证明。在这里，我们提出并分析了一般的自旋纠缠耦合到混合量子点-铁磁探测器系统的输运统计。我们表明，到达铁磁终端的电荷的完整分布提供了纠缠发射的粒子的自旋状态的完整信息。这提供了通过电流相关性进行自旋纠缠检测的手段，最佳测量策略取决于检测器点中的铁磁体极化和自旋翻转率的先验知识。该方案的例子是通过将其应用到Andreev和三点缠结。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall
Graphene as a Novel Single Photon Counting Optical and IR Photodetector
双层石墨烯具有许多独特的光电特性，包括可调的带隙，这使得开发新的和更有效的光学和纳米电子器件成为可能。我们已经开发了一个蒙特卡罗模拟的单光子计数光电探测器纳入双层石墨烯。我们的研究结果表明，从概念上讲，从双层石墨烯制造单光子计数光电探测器（具有颜色灵敏度）用于光学和红外波长是可行的。我们的概念利用了与双层石墨烯方法相关的高载流子迁移率和可调带隙。这允许在低温温度范围内的低噪声操作，从而降低了制冷剂的成本，同时在分辨率和操作温度之间进行权衡。这项理论研究的结果现在使我们能够在光学和红外波长下制造原型光子计数器，这可能在某些科学研究应用中具有突破性的潜力。
2015-07-16 cond-mat.mes-hall
Magnetic Resonance Imaging of Single Organic Radicals with Sub-Molecular Resolution
本研究将电子自旋共振与扫描隧道显微镜结合，实现了对全有机自由基阴离子的亚分子分辨率磁共振成像，通过磁性针尖的局域交换场可视化离域自旋密度，为原子尺度自旋研究提供新途径。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.atom-ph
From One Electron to One Hole: Quasiparticle Counting in Graphene Quantum Dots Determined by Electrochemical and Plasma Etching
石墨烯被认为是未来电子产品的一种有前途的材料。设想的晶体管应用通常依赖于纳米精度的石墨烯片的精密切割。在这封信中，我们展示了石墨烯为基础的量子点创建使用原子力显微镜（AFM）与尖端辅助电化学蚀刻。这种光刻技术提供了约20 nm的分辨率，这可能通过采用更尖锐的尖端和更好的湿度控制来进一步改进。我们最小的量子点在磁场中的行为使我们能够识别电荷中性点，并区分量子点中只剩下一个电子、一个空穴和一个电荷的状态。
2010-07-26 cond-mat.mes-hall
Hyperpolarized Nanodiamond with Long Spin Relaxation Times
在磁共振（MR）中使用超极化剂，如13C标记的化合物，可以实现强大的新成像和检测模式，这些模式源于10，000倍的信号增强。超极化技术未来的一个主要挑战是固有的短自旋弛豫时间，对于13 C液态化合物通常< 60秒，这限制了信号保持增强的时间。在这里，我们证明了合成纳米金刚石（ND）中的1.1%天然丰度13C自旋可以在低温和室温下超极化，而不使用有毒的自由基，并且由于它们的固态环境，表现出超过1小时的弛豫时间。结合已经建立的应用程序的ND在生命科学中作为廉价的荧光标记物和非细胞毒性基板的基因和药物输送，这些结果扩展到超极化MR领域的纳米级金刚石的治疗诊断能力。
2015-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selective surface functionalization at regions of high local curvature in graphene
将单层石墨烯沉积在用SiO2纳米颗粒（NPs）装饰的Si晶片基底上，然后暴露于从其重氮前体原位产生的芳基。使用显微拉曼映射，发现芳基自由基选择性地与覆盖NP的石墨烯区域反应。增强的化学反应性归因于石墨烯的局部机械变形引起的应变能增加。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nanoscale Fabrication of Graphene by Hydrogen-Plasma Etching
石墨烯由于其优异的电子和机械性能而引起了广泛的兴趣。然而，其边缘的结构和电子性质往往被忽视，虽然它们是重要的纳米器件，因为边缘比变得更大，通过减小器件的尺寸。在这项研究中，我们提出了一种方法来制造石墨烯与原子排列锯齿形边缘应用氢等离子体蚀刻（HPE）技术。通过在HPE之前图案化石墨烯，成功地将石墨烯成形为期望的结构。原子力显微镜和拉曼光谱都证实，通过这种技术成型的石墨烯即使在边缘也保留了其蜂窝结构，其与锯齿形结构对齐。虽然氢等离子体各向异性刻蚀的机理还不清楚，但刻蚀速率的样品位置依赖性表明氢自由基是各向异性刻蚀的原因。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full counting statistics of spin transfer through ultrasmall quantum dots
我们分析了电子通过与金属电极耦合的超小量子点转移的自旋分辨全计数统计。由安德森哈密顿量建模的设置，我们明确地考虑到现场库仑排斥$U$。我们计算了在一个固定的时间间隔内转移一定数量的电子与预先选定的自旋取向的概率的累积生成函数。有了累积量母函数，我们就可以计算自旋电子学新兴领域中最重要的自旋流关联。我们证实了现有的结果的电荷统计和报告的发现的自旋向上和向下极化的电子流之间的新类型的相关性，这有可能成为一个强大的新仪器的纳米结构中的近藤效应的调查。
2007-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin emitters beyond the point dipole approximation in nanomagnonic cavities
在从量子信息科学到自由基的纳米化学的广泛领域中，对发射体的自旋状态之间的跃迁速率的控制是至关重要的。我们提出了一种方法来驱动一个电和磁偶极子禁戒的自旋发射体的过渡，将其放置在一个纳米磁腔，需要一个描述的自旋发射体超越点偶极子近似和真空磁场的纳米磁腔与一个大的空间梯度的自旋发射体的体积。我们专门研究了金刚石中的SiV $^-$缺陷，其塞曼分裂基态包括用于固态量子信息处理的逻辑量子比特，耦合到作为能够将微波磁场集中到深亚波长体积中的模型纳米磁性腔的磁性纳米颗粒。通过对SiV $^-$自旋轨道的第一性原理模拟，我们计算了磁偶极允许跃迁和磁偶极禁戒跃迁的自旋跃迁密度，并计算了它们与纳米磁腔中各种多极模的耦合率.我们设想使用这样一个框架的量子态转导和自旋量子比特在GHz频率尺度的状态准备。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological Engineering of a Frustrated Antiferromagnetic Triradical in Aza-Triangulene Architectures
CIC nanoGUNE-BRTA（纳米技术联合研究中心）；Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS)（生物化学与分子材料 singular 研究中心）；Universidad de Santiago de Compostela（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺西亚国际物理中心）；CICECO- Aveiro Institute of Materials, Department of Chemistry, University of Aveiro（阿威罗大学化学系 CICECO-阿威罗材料研究所）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（材料物理中心）
通过共价延长氮杂三角烯，实现三自由基的反铁磁态，展示了多自由基特征的形成及相关自旋的出现。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Uncovering the Triplet Ground State of Triangular Graphene Nanoflakes Engineered with Atomic Precision on a Metal Surface
石墨烯可以在定制的开壳纳米结构中产生大的磁矩，例如三角形，一种具有锯齿形边缘的三角形石墨烯。目前在表面上设计石墨烯纳米系统的方法成功地产生了原子级精确的开壳结构，但迄今为止，它们的净自旋的证明仍然难以捉摸。在这里，我们制造了三角形的石墨烯系统，并证明它们具有自旋$S=1$基态。扫描隧道光谱识别指纹不足的$S=1$近藤状态\rev{these}薄片在低温下，信号的两个自旋之间的主导铁磁相互作用。结合模拟的基础上的平均场哈伯德模型，我们表明，这$S=1$ $π$ -顺磁性是强大的，并可以操纵到一个$S=1/2$状态，通过添加额外的H-原子的自由基网站。\rev {我们的结果表明，高自旋石墨烯薄片的$π$ -顺磁性可以在表面上存活，从而打开了研究石墨烯系统中相互作用的$π$ -自旋的量子行为的大门。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Electric and Magnetic Field Nano-Sensing Using a New, Atomic-like Qubit in a Carbon Nanotube
量子传感技术已经成功地推动了许多领域的灵敏度极限，并为研究纳米尺度器件和新材料的扫描探针带来了巨大的希望。然而，形成一个纳米级的量子比特，它足够简单和坚固，可以放置在扫描尖端上，并且足够灵敏，可以检测各种物理观测值，仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们展示了一个概念上的新量子位实现在碳纳米管，实现这些要求。与在双量子点中使用电子态的主流半导体量子比特相比，我们的量子比特利用了单个量子点中的自然电子波函数。使用超净纳米管，我们从具有显著不同的磁矩和空间电荷分布的两个波函数构建量子比特，使其对磁场和电场都敏感。我们使用一系列的门直接成像这些波函数，并证明其本地化的时刻。由于它们不同的空间结构，这些波函数也表现出完全不同的输运性质，给了我们一个简单的基于输运的量子比特读出机制。由于其窄的相干限制跃迁，量子比特表现出比单电子晶体管明显更好的电场检测灵敏度。此外，用相同的量子位，我们证明了直流灵敏度与NV中心的磁场的同时探测。我们的技术对器件复杂性的要求最低，可以使用许多简单的制造方法来实现。这些特性使这种类似原子的量子位成为一种强大的新工具，可以实现各种新的纳米级成像实验。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
