《高壓下金剛石NV色心能級變化及其對壓力磁場的靈敏探測》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由劉曉迪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高壓下金剛石NV色心能級變化及其對壓力磁場的靈敏探測
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉曉迪
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金剛石NV色心已廣泛套用於量子信息領域和常壓下磁場、電場及溫度的高靈敏度探測。然而，高壓下NV色心的能級變化及其對壓力、磁場的探測還有待研究。本項目擬採用金剛石對頂砧技術，實現NV色心高壓(0-60 GPa)光探測磁共振譜的測量，並以此測量為主要手段進行以下研究：（1）壓力對NV色心能級結構和電子自旋態的影響，包括：不同自旋態之間的能級分裂、電子自旋的相干時間、光學自旋極化和激發態精細結構。（2）基於壓力導致的能級變化，探索NV色心對壓力的靈敏探測。利用動力學解耦脈衝序列提高壓力探測的靈敏度，實現高靈敏度壓標。基於成熟的NV色心常壓靈敏磁探測技術，利用金剛石壓砧台面的淺層NV色心，探索高壓下NV色心對磁場的靈敏探測。本項目的研究，有助於全面深入認識高壓下NV色心的能級結構，為極端條件下的科學研究提供一種新的納米尺度解析度的靈敏探測手段。
結題摘要
金剛石中的NV色心(氮-空位缺陷)，由於其特殊的能級結構，具有光學極化和光學讀取電子自旋態的性質，在量子信息領域被深入研究，近幾年更是在高靈敏度探測方面得到廣泛套用，例如，磁場探測，電場探測，力學振動探測，溫度探測等。然而，目前NV色心對壓力探測的研究相對較少，高壓下NV色心的能級結構以及NV色心對壓力的靈敏探測研究對於NV色心在高壓科學的套用具有重要意義。在本項目的支持下，我們掌握了高壓下金剛石對頂砧準備技術和樣品裝載技術，可成功的獲得高壓下金剛石NV色心樣品；經過對樣品的特殊處理以及對比研究，獲得適合高壓研究的高濃度NV色心含量的微米金剛石顆粒樣品。實現了高壓下金剛石中的NV-和NV0色心的螢光光譜測量，獲得了不同壓力下NV-和NV0色心的螢光光譜和零聲子線（ZPL），確定了壓力對NV色心的能級結構的影響。基於壓力導致的能級變化，NV-和NV0色心的零聲子線峰位隨壓力發生線性變化，標誌著NV色心可套用於對壓力的靈敏探測。另外，隨著壓力的增加，NV-和NV0色心的零聲子線的峰位發生線性藍移，帶隙縮小，而且NV-色心的峰位移動速率是NV0色心的三倍，NV-色心的強度變化與NV0呈現不同趨勢，說明壓力對NV-和NV0色心的能級結構作用不同。
