Tamm floating electron in nanodiamond
纳米金刚石在磁化强度、EPR、NMR和俄歇弛豫中表现出不成对电子。计算了纳米金刚石晶体中束缚电子的波函数和本征能量。根据Tamm表面态理论，用量子力学分析方法证明了未成对电子是纳米金刚石作为受限晶体的自身条件。表面电子浮在纳米金刚石上产生顺磁响应，并使纳米颗粒稳定在小的尺寸范围内。在未来的量子计算机中，基于纳米金刚石量子比特，浮动电子的自旋可能用于浮点计算。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Long Spin Relaxation Times in CVD-Grown Nanodiamonds
Hasselt University（哈瑟尔特大学）；Institute for Materials Research (IMO), Hasselt University（哈瑟尔特大学材料研究所）；Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS（捷克科学院有机化学与生物化学研究所）
研究通过改进的CVD生长技术制备出尺寸约60nm的纳米钻石，其自旋纵向弛豫时间达到800μs，最大超过1.8ms，显著优于商用纳米钻石。同时探讨了重氮掺杂壳层的制备及规模化生产问题。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hyperpolarized Nanodiamond Surfaces
纳米金刚石作为药物递送、成像和亚细胞跟踪应用的生物医学平台的广泛使用源于其无毒和独特的量子力学性质。在这里，我们将此功能扩展到磁共振领域，通过证明纳米金刚石表面上的固有电子自旋可用于在室温下超吸收液体化合物。通过将弛豫测量与超极化相结合，可以将纳米金刚石表面上的自旋与本体液体中的自旋区分开。这些结果可能用于发出药物有效载荷的控制释放的信号。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall
The properties of the nitrogen-vacancy center in milled chemical vapor deposition nanodiamonds
本文通过优化球磨CVD单晶金刚石制备荧光纳米金刚石，证明其NV中心具有接近块材的T1自旋弛豫性质，为可扩展制造高性能量子传感材料提供了新途径。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
NV Center Electron Paramagnetic Resonance of a Single Nanodiamond Attached to an Individual Biomolecule
电子顺磁共振（EPR）是一种用于研究原子尺度生物分子结构和动力学的成熟而强大的工具，其关键限制是其灵敏度差，在典型实验中需要含有超过10^12个标记生物分子的样品。相比之下，单分子测量提供了对异质行为的更深入的了解，这些异质行为可以被整体测量所掩盖，并且对于阐明生物分子功能背后的分子机制通常是必不可少的。我们报告EPR测量一个单一的标记的生物分子，合并这两个强大的技术。我们选择性地标记一个单独的双链DNA分子与一个单一的纳米金刚石含有氮空位（NV）中心，并光学检测的顺磁共振的纳米金刚石探针中的NV自旋。光谱的分析表明，纳米金刚石探针具有完全的旋转自由度，并且与横向自旋弛豫时间相比，纳米金刚石探针的重定向的特征时间尺度是缓慢的。单纳米金刚石标记DNA的EPR光谱的演示为复杂生物分子系统的单分子磁共振研究的发展提供了基础。
2015-11-21 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Near-zero-field microwave-free magnetometry with nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds
研究纳米金刚石NV中心集合体在近零场下的荧光凹陷特征，通过尺寸、横向偏置场及ODMR应变分裂分析揭示交叉弛豫机制，并展示无微波磁力测量潜力。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Off-Resonant Detection of Domain Wall Oscillations Using Deterministically Placed Nanodiamonds
本文利用确定性放置的纳米金刚石中NV中心，实现了对铁磁纳米线中GHz尺度畴壁振荡的非共振探测，揭示了DW动力学对图案缺陷的极端敏感性，并提出了电流驱动DW作为量子比特控制微波源的量子自旋电子器件路径。
2023-06-27 cond-mat.mes-hall
Method for real-time monitoring of paramagnetic reactions using spin relaxometry with fluorescent nanodiamonds
The University of Melbourne（墨尔本大学）；CSIRO（联邦科学与工业研究组织）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
本研究提出了一种利用荧光纳米钻石的自旋弛豫法，实现顺磁反应实时监测的方法，显著提高了测量速度和效率。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall
Phase-Encoded Hyperpolarized Nanodiamond for Magnetic Resonance Imaging
表面功能化的纳米材料可以作为治疗诊断剂，使用超极化磁共振成像（MRI）检测疾病和跟踪生物过程。然而，候选材料是稀疏的，需要具有长自旋晶格弛豫（T1）和自旋退相时间（T2）的自旋核，以及电子库来赋予超极化。在这里，我们展示了超极化13 C MRI的纳米金刚石材料系统的多功能性，利用其固有的顺磁缺陷中心，小时长的核T1时间，T2时间适合空间分辨毫米级结构。结合这些特性，我们实现了一种新的成像方式，该成像方式利用了与外部磁场对齐或反对齐的超极化编码的自旋之间的相位对比。相位编码超极化的使用允许纳米金刚石在MRI中仅基于其自旋取向被标记和区分，并且可以允许直接比较和成像特定生物功能化复合物的作用。
2017-08-30 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.med-ph
Detection of atomic spin labels in a lipid bi-layer using a single-spin nanodiamond probe
由基本自旋引起的磁场波动在纳米生物学中无处不在，并且是关于产生它们的过程的丰富信息来源。然而，在不对大集合求平均的情况下检测所涉及的少数自旋的能力仍然是难以捉摸的。在这里，我们展示了在环境条件下使用单自旋纳米金刚石传感器的人造细胞膜中的钆自旋标签的检测。位于脂质双层中的传感器的自旋弛豫时间的变化进行光学检测，发现是敏感的近个人近端钆原子标记。在模型生物环境中检测到如此少量的自旋，预计检测时间为1秒，为生物学中动态过程的原位纳米级检测开辟了一条新途径。
2013-04-13 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Probing plasmon-NV$^0$ coupling at the nanometer scale with photons and fast electrons
光学态的局域密度通过Purcell效应决定发射体的寿命和量子产率。它可以通过表面等离子体电磁场进行修改，但是这样的场具有限于几百纳米的空间延伸，这使得使用光学方法来空间探测发射体-等离子体耦合变得复杂。在这里，我们表明，基于电子的成像，光谱学和光子相关光谱学的组合，使纳米和纳秒时空分辨率的珀塞尔效应的测量。由于嵌入具有不均匀尺寸的纳米颗粒中的发射体的辐射寿命的大的可变性，我们依赖于统计方法来明确地探测纳米金刚石中的氮空位中心（NV^0）与银纳米立方体中的表面等离子体之间的耦合。我们通过测量大量分离的纳米金刚石或纳米金刚石-纳米立方体二聚体中的NV ^0激发态寿命来量化Purcell效应，并证明了二聚体的统计学显著寿命减少。
2019-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing thermal magnon current mediated by coherent magnon via nitrogen-vacancy centers in diamond
目前，热激发磁振子由于其在计算设备和热电转换技术中的潜力而受到广泛研究。我们报告的热磁振子电流的检测下的温度梯度使用量子传感器的磁性绝缘体钇铁石榴石传播：与金刚石中的氮空位（NV）中心的电子自旋。热磁振子电流被观察到作为修改拉比振荡频率的NV自旋托管在一个梁状的大块金刚石，共振耦合的相干磁振子传播了很长的距离。此外，使用纳米金刚石，NV自旋弛豫速率的变化取决于所施加的温度梯度下观察到的非共振NV激发条件。通过NV自旋态探测由相干磁振子介导的热磁振子电流的演示作为创建混合自旋热电子学和自旋量子比特的设备平台的基础。
2021-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of Hysteresis for Carbon Nanotube Mobility Measurements Using Pulsed Characterization
我们描述了一种脉冲测量技术，以抑制滞后的碳纳米管（CNT）器件测量在空气中，真空中，并在很宽的温度范围（80-453 K）。改变栅极脉冲宽度和占空比探针的弛豫时间与附近的CNT的电荷捕获，发现是高达0.1-10秒的范围。电压脉冲之间较长的关断时间可实现CNT迁移率的一致、无干扰测量。还描述了电荷捕获和弛豫的隧穿前沿模型，表明SiO2上CNT的陷阱深度可达4-8 nm。脉冲测量也将适用于其他纳米级器件，如石墨烯，纳米线和分子电子学，并可以使探测陷阱弛豫时间在各种材料系统界面。
2010-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Calculation of the Electron Spin Relaxation Times in InSb and InAs by the Projection-Reduction Method
利用投影约化方法导出的电子自旋弛豫时间公式，计算了电子与压电声子通过自旋轨道相互作用相互作用的系统中电子自旋弛豫时间.结果表明，InSb和InAs的弛豫时间随温度和磁场的变化规律相似。通过与已报道的实验结果进行比较，获得了InSb的压电材料常数Ppe = 4.0 × 10^21 eV/m，InAs的压电材料常数Ppe = 6.7 × 10^21 eV/m。电子自旋的弛豫可以用高场极限下的Elliot-Yafet过程来解释。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall
High-frequency and high-field optically detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy centers in diamond
我们提出了一个光学检测磁共振（ODMR）系统，使我们能够执行的ODMR测量的固体中的一个单一的缺陷，在高频率和高磁场的发展。使用高频和高场ODMR系统，我们展示了115 GHz的连续波和脉冲ODMR测量的一个单一的氮空位（NV）中心在4.2特斯拉的磁场下的金刚石晶体，以及调查的字段依赖性（$0-8$特斯拉）的纵向弛豫时间（$T_1$）的NV中心在纳米金刚石。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum sensing of nanoscale electronic phase segregation
Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯特凡研究所）；Centre for Science at Extreme Conditions and School of Chemistry, University of Edinburgh（爱丁堡大学极端条件科学中心与化学学院）；Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani（卢布尔雅那大学数学与物理学院）
利用纳米金刚石中的氮空位中心量子磁力计探测Mn掺杂CaFe$_3$O$_5$粉末的纳米尺度静动态磁场，通过ODMR谱和自旋晶格弛豫率测量揭示了弱铁磁转变附近的电子相分离现象。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Isotope purification induced reduction of spin relaxation and spin coherence times in semiconductors
顺磁缺陷和核自旋通常是由半导体中的光学可寻址点缺陷自旋实现的固态量子比特中的退相干和自旋弛豫的主要来源。人们普遍认为，核自旋的高度耗尽可以通过减少磁噪声来提高相干时间。在这里，我们表明，超过一定的最佳水平的同位素纯化变得适得其反，当电子和核自旋都存在于附近的量子位。使用国家的最先进的数值工具，并考虑在各种自旋环境中的硅空位量子比特，我们证明，耦合到自旋1/2点缺陷的晶格中，可以显着增强同位素纯化。增强的耦合缩短了自旋弛豫时间，这反过来可能限制自旋量子比特的相干时间。我们的结果可以直接推广到三重态点缺陷量子比特，如金刚石中的NV中心和SiC中的双空位。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Direction Dependence of Spin Relaxation in Confined 2D Systems
研究了在Rashba和Dresselhaus（线性和立方）自旋轨道耦合下，自旋弛豫与量子线方向的关系。在扩散区考虑了线的降维，发现（001）和（110）系统的自旋弛豫和退相速率最低，并将自旋弛豫降维的分析推广到非扩散线，表明与扩散线中从弱定域到弱反定域的维度交叉理论相反，由于立方Dresselhaus自旋轨道耦合引起的弛豫被减小，并且线性部分随着横向沟道的数量而移动。
2010-11-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Enhancement of nuclear spin coherence times by driving dynamic nuclear polarization at defect centers in solids
本文从理论上研究了动态核极化（DNP）对固体缺陷中心核自旋系综相干时间的影响，发现通过微波驱动电子-核翻转过程，核自旋相干时间可随驱动时间显著增加数个数量级。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
Impact of Charge Conversion on NV-Center Relaxometry
本研究针对NV中心弛豫测量中激光激发引发电荷转换干扰$T_1$时间检测的问题，通过双光路荧光监测揭示了激发功率依赖的电荷转换规律，明确了低功率激发与荧光归一化对准确测量的必要性。
2023-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin relaxometry of single nitrogen-vacancy defects in diamond nanocrystals for magnetic noise sensing
我们报告了一个实验研究的纵向弛豫时间（$T_1$）的电子自旋与单氮空位（NV）缺陷托管在纳米金刚石（ND）。我们首先表明，$T_1$减少超过三个数量级时，ND尺寸从100到10 nm，由于NV电子自旋与浴顺磁中心躺在ND表面的相互作用。接下来，我们通过用Gd $^{3+}$离子装饰ND表面来调节磁环境，并观察到有效的$T_{1}$淬灭，这证明了具有单电子自旋的磁噪声感测。我们估计的灵敏度下降到$\approx 14$电子自旋在10秒内检测到，使用一个单一的NV缺陷托管在一个10 nm大小的ND。这些结果为基于$T_1$的生物样品中自旋密度的纳米级成像铺平了道路。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall
Recombination limited energy relaxation in a BCS superconductor
我们研究了亚开尔文温度下的准粒子能量弛豫，通过将超热电子注入铝岛，测量了超导态和正常态下电子到声子的能流。数据表明，在低温下的超导状态下，在定性协议与清洁超导体的准经典理论的磁通量的强烈减少。从数量上看，超导态和正常态的能流都超过了理论能流，这可能意味着一个增强的或额外的弛豫过程。
2008-04-28 cond-mat.mes-hall
Size Effect in Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Impurity Centers in Diamond Nanoparticles
电子顺磁共振（EPR）谱的内在和诱导顺磁中心的亚微米金刚石颗粒的平均粒径递减的合奏的多晶图案的演变被认为是。最近的实验数据明确地表明，在接近一定的颗粒尺寸和低于它时，典型的超精细图案从P1中心一致地减少，然后归零。这些变化伴随着新的无结构信号的出现和加强。在小颗粒中，表面顺磁中心的电子波函数在整个纳米颗粒上是离域的。结果，电子自旋“经历”所有周围原子核的平均场，即零。同时，由于电子自旋扩散，纳米颗粒中的顺磁中心也被切断了超精细相互作用。因此，在纳米金刚石颗粒尺寸减小时，多晶EPR谱的超精细相关特征变得较弱，并且谱似乎是无结构的。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall
Electron Spin Relaxation in Two Polymorphic Structures of GaN
利用投影约化方法推导出的电子自旋弛豫时间公式，从微观角度解释了电子与压电形变声子相互作用系统中电子自旋的弛豫过程.计算了GAN两种多晶结构的电子自旋弛豫时间。通过与先前报道的实验结果进行比较，获得了纤锌矿结构的压电材料常数P_pe=1.5 x 10^29 eV/m。纤锌矿和锌掺杂GaN的弛豫时间随温度和磁场的变化规律相似，但锌掺杂GAN的弛豫时间随温度和磁场的升高而减小，且减小速度更快。本研究还表明，在低密度下，纤锌矿GAN的电子自旋弛豫可以用Elliot-Yafet过程来解释，但在金属区域中，锌掺杂GAN的电子自旋弛豫不能用Elliot-Yafet过程来解释。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Magnetization reduction induced by nonlinear effects
这封信报告的第一个详细测量的$M_z$，平行于有效场方向的分量，当铁磁体被激发的微波场在高功率水平。发现在主共振饱和时，$M_z$急剧下降。同时测量$M_z$和吸收功率表明，这种下降对应于自旋晶格弛豫速率的减小。这些变化被解释为反映了纵向自旋波激发以上的苏尔不稳定性的属性。类似的行为应该预期在自旋波发射电流。
2004-11-11 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation through Kondo scattering in Cu/Py lateral spin valves
自旋扩散长度的温度依赖性通常反映了负责自旋弛豫的散射机制。在非磁性金属中，可以合理地预期Elliot-Yafet机制发挥作用，因此自旋扩散长度的温度依赖性可能与电阻率成反比。在横向自旋阀测量中，已经发现在低温下自旋扩散长度意外地减小。通过测量用不同纯度的Cu制作的横向Py/Cu/Py自旋阀的输运性质，我们提取了一个自旋扩散长度，该长度仅在存在近藤效应的情况下在30 K以下显示这种抑制。我们计算了自旋弛豫速率，并分离出磁性杂质的贡献。我们发现磁性杂质的自旋翻转概率为34%。我们的半定量分析证明了近藤散射在自旋弛豫中的主导作用，即使在1 p. p.m.量级的低浓度下，并因此解释了我们和其他人观察到的自旋扩散长度的减小。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall
Time domain detection of pulsed spin torque damping reduction
结合多个超快自旋力矩脉冲与5纳秒持续时间的脉冲阻尼减少，我们观察到时域进动，从最初的1纳秒持续时间的瞬态变化的进动振幅的恒定振幅振荡持续超过2纳秒的演变。这些结果是一致的松弛的瞬态轨迹到一个稳定的轨道几乎为零阻尼。我们发现，为了观察完整的阻尼消除和时域采样测量中的瞬态行为，需要短持续时间，快速上升时间脉冲来消除阻尼而没有显著的轨迹失相。
2009-08-04 cond-mat.mes-hall
Dynamics of coupled spins in the white- and quantum-noise regime
我们研究了一般自旋-自旋耦合中耗散自旋的动力学。我们调查的人口动态和弛豫的纯度在白噪声政权，其中确切的结果是可用的。除此之外，我们发现显着减少退相干和纯度衰减的减速简并点周围。我们还确定在解析形式的一个声子交换贡献的退相干和松弛的欧姆量子噪声制度有效到零温度。
2009-03-10 cond-mat.mes-hall
Single-Spin Relaxation in a Synthetic Spin-Orbit Field
强磁场梯度可以产生合成的自旋-轨道相互作用，其允许对单电子自旋进行高保真度电控制。通过测量硅中自旋弛豫时间T_1与磁场B的关系，研究了磁场梯度对自旋弛豫时间T_1的影响。电荷噪声、磁场梯度、声子和导带谷的相互作用导致低场下的最大弛豫时间为160 ms，中场下的强自旋谷弛豫热点，以及高场下的B^4标度。发现T_1随晶格温度T_lat以及附加的电噪声而减小。相比之下，没有微磁体的样品具有显著更长的T_1。微磁体设计的优化，结合电荷噪声和电子温度的降低，可以进一步延长具有大磁场梯度的器件中的T_1。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Relaxation in Quantum Wires
综述了自旋轨道耦合量子线中巡游电子的自旋动力学和自旋弛豫。介绍了自旋动力学，并回顾了半导体中的自旋轨道耦合机制。自旋扩散方程的自旋轨道耦合推导，只使用直观的，经典的随机行走参数。我们给出了一个概述所有的自旋弛豫机制，特别强调在无序导体的运动窄化机制，D 'yakonov-Perel'-Spin弛豫。在这里，我们讨论特别是，存在持久的自旋螺旋解决方案的自旋扩散方程，自旋弛豫率为零。然后，我们推导出的自旋扩散方程的量子线的解决方案，并表明，有一个有效的自旋轨道场的线的宽度小于自旋进动长度$L_{\rm SO}$。我们表明，由此产生的自旋弛豫率的减少导致的量子校正的电导率的符号的变化。最后，我们提出了最近的实验结果，证实了减少的自旋弛豫率在电线的宽度小于$L_{\rm SO}$：自旋弛豫率的直接光学测量，以及运输测量，这表明从弱反本地化弱本地化的线宽度减少的尺寸交叉。开放的问题仍然存在，特别是在较窄的弹道导线，光学和运输测量似乎发现相反的行为的自旋弛豫率：增强，抑制，分别。最后，我们回顾这些和其他开放的问题，仍然挑战的理论理解和建模的实验结果。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall
Drastic reduction of dynamic liquid-solid friction in supercooled glycerol
本研究利用过冷甘油的宽弛豫时间尺度，通过基于音叉的AFM发现温度降30°C滑移增2个数量级，提出固体涨落贡献的单声子支模型解释界面摩擦反常下降，桥接软硬凝聚态研究。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
