Cooling a magnetic resonance force microscope via the dynamical back-action of nuclear spins
分析了核自旋对磁力共振显微镜悬臂梁运动的反作用影响。我们计算了核自旋对悬臂梁阻尼和频移的贡献。我们表明，在拉比频率，悬臂和自旋系统之间的能量交换冷却或加热悬臂取决于高频失谐的符号。我们还表明，自旋噪声导致一个显着的阻尼的悬臂梁运动。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall
Tuning Fano resonances by magnetic forces for electron transport through a quantum wire side-coupled to a quantum ring
我们考虑电子输运的量子线与侧耦合的量子环在一个二维模型，占有限宽度的通道。我们使用有限差分技术来解决散射问题，以及确定的能量连续环局域态。后向散射几率在磁场中出现Fano峰，在费米能级处出现环局域态。我们发现Fano共振的宽度在高磁场下发生变化。对于具有电流循环的共振状态，宽度增加（减小），所述电流循环产生与外部磁场平行（反平行）的磁偶极矩。我们指出，相反的行为的法诺共振由于本地化状态与顺时针和逆时针电流的结果从磁力，改变其耦合到通道的强度和修改的本地化状态的寿命。
2010-10-06 cond-mat.mes-hall
Force-detected Nuclear Magnetic Resonance
提高核磁共振（NMR）对越来越小的样品体积的灵敏度的驱动力已经导致了与常规感应检测不同的各种技术的发展。在这一章中，我们专注于力检测核磁共振技术作为最成功的产生灵敏度的改善之一。我们回顾了该技术的基本原理，其基本原则，并简要介绍了其最重要的成果。然后，我们将更详细地介绍其在三维（3D）核磁共振成像（MRI）与纳米级分辨率的第一个演示中的应用。接下来，我们介绍最近的发展和可能的改进途径。最后，在竞争和互补技术的背景下讨论了技术及其潜力。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall
Magnetic forces and localized resonances in electron transfer through quantum rings
本文研究了半导体量子环中的电流。在强磁场中，电流通常被注入到由经典磁力优选的环的臂。然而，对于在磁场尺度上周期性出现的窄磁场间隔，电流被注入到环的另一臂。我们指出，出现的异常-非经典-电流循环的结果从法诺干涉涉及本地化的共振态。Fano干涉的识别是基于散射问题的解决方案与稳定化方法的结果的比较。后者采用束缚态类型的计算，并允许提取两个能量的亚稳态本地化的环和共振的宽度通过分析的能量谱的有限大小的系统在其长度的函数。在磁场和能量尺度上，涉及反常电流环流态的Fano共振变得非常窄。这与洛伦兹力的方向一致，洛仑兹力倾向于将电子保持在环内，从而增加电子在环内定位的寿命。本文还解释了在含有弹性散射体的量子环中，电子转移几率不存在周期性Fano共振。
2010-11-08 cond-mat.mes-hall
Multi-resonance of energy transport and absence of heat pump in a force-driven lattice
近年来，低维纳米尺度系统中的能量输运控制引起了人们的广泛关注。本文研究了在周期驱动力作用下Frenkel-Kontorova晶格的能量输运性质，特别是改变外驱动频率时能流的共振行为.发现在一定的参数范围内，出现多个共振峰，而不是一个单一的共振。通过比较非线性晶格模型和谐振链模型，我们揭示了这种共振现象的物理机制。共振行为的其他参数的依赖关系进行检查。最后，我们证明了在这个力驱动模型中实际上不存在热泵。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Feshbach-resonance-induced atomic filamentation and quantum pair correlation in atom-laser-beam propagation
我们研究了原子激光束通过磁场调谐到费什巴赫共振的空间区域的传播。将磁场调谐到共振以下产生有效的聚焦克尔介质，其引起原子束的调制不稳定性。在适当的情况下，这将导致光束分裂和准粒子波动的种子，并在相关的原子对的产生。
2002-08-30 cond-mat.mes-hall
Theory of spin relaxation in magnetic resonance force microscopy
我们在磁共振力显微镜（MRFM）实验中研究自旋的弛豫。在绝热自旋反转条件下，我们计算了悬臂梁高频机械噪声引起的自旋弛豫率。我们发现得到的弛豫时间与Stipe { \it et al.}的实验结果定性一致。[Phys. Rev. Lett. 87，277602（2001）]。基于我们的分析，我们提出了一种方法，用于提高MRFM的灵敏度，减少尖端位置波动的工程杠杆。
2002-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Force-detected Magnetic Resonance Imaging of Influenza Viruses in the Overcoupled Sensor Regime
细长的扫描力传感器对微小的力敏感，但也容易受到有害的非接触式相互作用的影响。在这里，我们提出了一个实验的悬臂梁的弹性常数和静态偏转的尖端和表面之间的相互作用，一个政权，我们称之为"过耦合“。这种相互作用是纳米级磁共振成像（nanoMRI）等超灵敏测量的障碍。我们讨论了几种策略，以克服所提出的挑战的过耦合，并证明质子nanoMRI测量个别流感病毒颗粒。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A geometry for optimizing nanoscale magnetic resonance force microscopy
我们实现磁共振力显微镜（MRFM）在实验的几何形状，其中悬臂的长轴是正常的外部磁场和RF微丝源。在聚苯乙烯中测量$^1$ H的统计极化，磁耗散可忽略不计，在磁性尖端的100 nm内梯度大于$10^5$ T/m，并且在115 MHz下旋转RF磁场超过12 mT。这种几何形状可以促进纳米尺度MRFM的应用，以核物种与低旋磁比和样品与拓宽共振，如在量子点自旋。
2011-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
A method for mechanical generation of radio frequency fields in nuclear magnetic resonance force microscopy
提出了一种利用机械探测器的高次模作为射频源的超低损耗磁共振力显微镜（MRFM）的新方法。这种方法允许在样品上进行MRFM，而无需靠近射频源。此外，由于射频源需要电流，使耗散，我们的方法使核磁共振实验在超低温。消除对片上射频源的需要是迈向可广泛应用于凝聚态物理的MRFM的重要一步。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Magnetic Resonance Force Microscopy of paramagnetic electron spins at millikelvin temperatures
磁共振力显微镜（MRFM）是一种强大的技术，用于检测少量的自旋，它依赖于超软磁性尖端悬臂梁的力检测和自旋的选择性磁共振操作。由于较低的热机械噪声和增加的热自旋极化，MRFM将大大受益于超低温操作。在这里，我们证明MRFM操作温度低至30 mK，由于最近开发的SQUID为基础的悬臂检测技术，避免悬臂过热。在我们的实验中，我们检测到悬挂键的硅表面上的顺磁中心下降到毫开尔文温度。这种缺陷的波动被认为与SQUID以及几种超导和单自旋量子比特中的1/f磁噪声和退相干有关。我们发现的证据表明，自旋扩散起着关键作用的低温自旋动力学。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic Resonance Force Microscopy with Overlapping Frequencies of Cantilever and Spin
我们从理论上研究了磁共振力显微镜（MRFM）与高频率纳米机械悬臂梁时，悬臂频率匹配的单电子自旋的共振频率。我们的估计表明，在这种情况下，悬臂梁的相对频移可以远远大于在实验中实现的单自旋检测的记录MRFM频移。实验实现我们的建议可以打开一个单一的电子自旋的快速检测，甚至检测一个单一的核自旋的方式。
2021-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Force-detected high-frequency electron spin resonance spectroscopy using magnet-mounted nanomembrane: robust detection of thermal magnetization modulation
在这项研究中，我们报告了一个概念新颖的宽带高频电子自旋共振（HFESR）光谱技术。与检测饱和效应引起的磁化强度变化的普通测力ESR技术不同，该方法测量共振时样品温度变化引起的磁化强度变化。为了证明其原理，我们开发了一种基于氮化硅纳米膜的力检测ESR谱仪，它可以在高磁场下稳定工作。对具有不同自旋弛豫时间的样品进行测试测量。在15 T磁场和636 GHz频率下，我们成功地获得了一个没有明显频谱失真的无缝ESR谱。得到了高自旋灵敏度的$10^{12}$ ~spins/G $\cdot$ s，与自旋弛豫时间无关。这些结果表明，该技术可以作为一种实用的方法，在研究领域的HFESR技术是适用的。
2018-08-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantitative Determination of the Adiabatic Condition Using Force-Detected Nuclear Magnetic Resonance
利用室温核磁共振力显微镜研究了微米级氯化铵晶体中质子自旋循环绝热反转的绝热条件。观察到的绝热条件变得违反了系统的信号噪声退化。绝热跟随理论适用于循环绝热反演的审查和实施，定量确定绝热阈值$(γH_1)^2/(ω_{osc}Ω) = 6.0$从我们的实验结果。
2006-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Force sensing with a graphene nanomechanical resonator coupled to photonic crystal guided resonances
本研究提出用光子晶体导模共振替代反射镜，通过模拟证明可将石墨烯纳米机械谐振器的力传感响应度提高一个数量级，实现低光功率、高信噪比的热振动分辨，为超灵敏力检测提供简单光学方案。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Flux compensation for SQUID-detected Magnetic Resonance Force Microscopy
在毫开尔文温度下进行SQUID检测的磁共振力显微镜（MRFM）的主要挑战之一是用于自旋操纵的射频（RF）脉冲与基于SQUID的检测机制之间的串扰。在这里，我们提出了一种方法的基础上平衡的磁通串扰使用片上反馈线圈耦合到SQUID。这种方法不需要在样品位置附近添加任何额外的组件，因此可以应用于任何基于SQUID的检测方案，以消除可预测的RF干扰。我们证明了我们的方法的有效性，我们几乎可以完全否定通量串扰的幅度高达几个$Φ_0$。该技术成就允许在低于50 mK的温度下执行复杂的磁共振协议。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Feasibility of imaging using Boltzmann polarization in nuclear Magnetic Resonance Force Microscopy
我们报告了磁共振力显微镜测量的玻尔兹曼极化的核自旋在铜通过检测软悬臂梁的频率偏移。我们使用的布洛赫方程的时间相关的解决方案，推导出一个简洁的方程描述的效果，射频磁场上的和非共振自旋在高磁场梯度。然后，我们将此理论应用于饱和实验上进行的100 nm厚的铜层，在那里我们使用的更高的模式的悬臂作为源的射频场。我们证明了检测体积的灵敏度只有（40 nm）$^3$，对应于约1.6 $\cdot 10^4$极化铜核自旋。我们提出了一个实验的质子，在适当的技术改进，基于频移的磁共振成像的分辨率优于（10 nm）$^3$可能。实现这种分辨率将使基于玻尔兹曼偏振的成像与更传统的基于随机自旋波动的成像竞争，并有可能在毫开尔文温度下工作。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Local probe of the interlayer coupling strength of few-layers SnSe by contact-resonance atomic force microscopy
二维材料中的层间键合尤为重要，因为它不仅关系到材料的物理和化学稳定性，而且影响材料的机械、热、电、光学等性能。为了解决这个问题，我们报告的直接表征层间键合在二维SnSe使用接触共振原子力显微镜在这项研究中。对SnSe及其支撑SiO_2衬底进行了位置特异性CR谱和CR力谱测量。基于悬臂梁和接触力学模型，接触刚度和垂直杨氏模量进行了评估，与二氧化硅作为参考材料进行比较。结合半解析模型和密度泛函理论计算，进一步分析了SnSe的层间成键。使用CR AFM的这种非破坏性方法直接表征层间相互作用将有助于更好地理解2D层状材料的物理和化学性质，特别是层间插层和垂直异质结构。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic resonance force microscopy with a one-dimensional resolution of 0.9 nanometers
磁共振力显微镜（MRFM）是一种扫描探针技术，能够从纳米级样品体积中检测MRI信号，为结构生物学和医学研究提供了改变范式的潜力。然而，到目前为止，实验还没有达到足够的空间分辨率，从样品中检索有意义的结构信息。在这项工作中，我们报告的MRFM成像扫描显示的分辨率为0.9 nm和0.6 nm的定位精度在一个维度。我们的进步是通过改进的自旋激发协议，为我们提供了清晰的空间控制MRFM成像切片，结合仪器稳定性的整体进步。从切片函数的建模，我们预计，我们的安排，支持空间分辨率下降到0.3 nm给定足够的信噪比。我们的实验证明了亚纳米MRI的可行性，并实现了对大分子结构的三维成像的重要里程碑。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
High-speed quantitative nanomechanical mapping by photothermal off-resonance atomic force microscopy
本文提出基于光热非共振轻敲的AFM方法，将力谱测量速度提高至少一个数量级，实现对聚合物和金属材料的高通量定量纳米力学映射。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static force characterization with Fano anti-resonance in levitated optomechanics
我们证明了一个经典的类比，在悬浮光学力学的Fano反共振通过施加直流电场。具体地说，我们通过在附近的带电针尖上施加从0~kV到10~kV的DC电压来实验性地调整Fano参数。我们发现一致的结果在负和正针电压，与法诺线形状功能能够存在于更高和更低的频率比基本振荡器频率。我们可以使用Fano参数来表征我们的系统对始终存在的静态相互作用敏感。目前，我们可以区分静态库仑力的$2.7 \pm 0.5 \times 10^{-15}$ ~N与Fano参数，这是测量一秒的积分时间。此外，我们能够提取捕获的纳米粒子的电荷质量比。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
