2017 Fiscal Year Annual Research Report
Diamond scanning probe microscope for magnetic imaging at room temperature
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26706007
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
藤原 正澄 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (30540190)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / ナノ粒子 / 量子計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、微小領域における微弱磁気を室温・大気中でも高感度にイメージングする走査型磁気顕微鏡の開発を行う。本手法ではダイヤモンド窒素欠陥（NV）中心の蛍光強度が周辺の微弱磁場の影響で変化する事を利用する。磁気計測感度はNV中心の蛍光検出効率に強く依存するため、高効率蛍光検出が可能なナノ光導波路先端にNV中心を結合した走査型プローブを開発し、磁気イメージングへの応用を行う。
最終の本年度は、(1)これまでに構築した電子スピン位相緩和時間計測システムを用いてセンシング応用に最適なNV中心含有ナノダイヤモンドの探索に関する研究、(2)ナノ光導波路にNV中心を効率的に組み込むためのダイヤモンドナノ光導波路に関する研究、さらに、（3）NV中心含有ナノダイヤモンドの量子センシングを生体系に応用する研究を行った。
その結果、項目(1)に関しては、ナノダイヤモンド表面を酸素終端処理する複数の手法を検討し、それぞれのスピンコヒーレンス時間を定量評価した。表面との相関を調べるためにラマン散乱やFTIR, XPSなどの表面分析も行った。現在成果を論文としてまとめている。
項目(2)では、化学気相成長ダイヤモンドバルク結晶中のNV中心をセンシングに応用した。バルク結晶にナノ導波路構造を形成し、それを取り出してナノ光ファイバに結合する事に成功した。この成果をACS Omegaに発表した。
項目(3)では、NV中心含有ナノダイヤモンドをマウス脂肪由来幹細胞に導入する事に成功し、その無毒性を証明した。さらに、生きた細胞温度の量子センシングにも成功した。現在論文をまとめている。他にもダイヤモンドナノ粒子の単一ナノ粒子がMHzレベルの高速で回転ブラウン運動する事を量子センシングに捉える事に成功した。現在論文査読中である。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Fiber-Coupled Diamond Micro-Waveguides toward an Efficient Quantum Interface for Spin Defect Centers2017
Author(s)
Masazumi Fujiwara, Oliver Neitzke, Tim Schroder, Andreas W. Schell, Janik Wolters, Jiabao Zheng, Sara Mouradian, Mohamed Almoktar, Shigeki Takeuchi, Dirk Englund, and Oliver Benson
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Journal Title
ACS Omega
Volume: 2
Pages: 7194-7202
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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