科学家通过优化金刚石探针，实现了卓越的纳米级传感和成像

从生物学领域的到物理学领域，显微成像使我们对世界有了更多的认识，进而推动了科学的进步。现在，随着自旋电子学和微型磁性器件的出现，越来越需要在纳米尺度上成像以检测物质的量子特性，例如电子自旋、铁磁体中的磁畴结构和超导体中的磁涡旋。

金刚石中的氮空位(NV)对可以与原子力显微镜（AFM）结合以完成局部磁成像，并且可以在室温和压力下工作。然而，制造这些探针通常涉及复杂的技术，无法对探针的形状和大小进行太多控制。

在新研究中，日本高级科学技术研究所的科学家团队解决了这个问题。他们使用结合激光切割和聚焦离子束 (FIB) 的新技术，实现了对金刚石探针形状的高度控制。

首先，该团队通过将氮离子注入到大块金刚石中来创建 NV 中心。接下来，他们对相反的表面进行了抛光处理，并使用激光切割技术生产了多个棒状部件。然后，他们将其中一根金刚石棒连接到 AFM 探针的尖端，并使用 FIB 处理将金刚石棒的前表面变成最终的探针形状。

最后，该团队使用探针，对磁带中的周期性磁畴结构进行了成像。研究人员认为，这种新的方法将拓宽量子成像探针的适用性。而量子测量和传感技术，有望在未来彻底变革支持社会基础设施的系统。

该研究论文题为“Scanning diamond NV center magnetometer probe fabricated by laser cutting and focused ion beam milling”，已发表在Journal of Applied Physics上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0072973