Solution nuclear magnetic resonance spectroscopy on a nanostructured diamond chip.
Solution nuclear magnetic resonance spectroscopy on a nanostructured diamond chip.
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纳米结构金刚石芯片上的溶液核磁共振波谱。
DOI：
10.1038/s41467-017-00266-4
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发表时间：
2017-08-04
影响因子：
16.6
通讯作者：
Acosta VM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kehayias P;Jarmola A;Mosavian N;Fescenko I;Benito FM;Laraoui A;Smits J;Bougas L;Budker D;Neumann A;Brueck SRJ;Acosta VM
利用金刚石中的氮空位中心的传感器是小体积核磁共振（NMR）光谱的一种有前途的工具，但有限的灵敏度仍然是一个挑战。在这里，我们显示了近两个数量级的改善浓度灵敏度比以前的氮空位和皮升NMR研究。我们展示了使用纳米结构的金刚石芯片与密集的，高纵横比的纳米光栅，提高了15倍的表面积的皮升体积的解决方案的NMR光谱。纳米光栅侧壁掺杂有位于距金刚石表面几纳米处的氮空位，以检测位于相邻纳米光栅凹槽内的大约1 μ l流体的NMR光谱。我们在室温下在低于50 mT的磁场中进行1H和19F核磁共振光谱。使用CsF的甘油溶液，我们确定在1 pl体积中可以检测到4 ± 2 × 1012个19F自旋，在1 s积分中的信噪比为3。金刚石中的氮空位（NV）中心可用于NMR光谱，但需要提高灵敏度以避免长时间测量。Kehayias等人提出了一种具有高密度NV中心的纳米结构金刚石光栅，可以实现皮升体积溶液的核磁共振光谱。
Sensors using nitrogen-vacancy centers in diamond are a promising tool for small-volume nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, but the limited sensitivity remains a challenge. Here we show nearly two orders of magnitude improvement in concentration sensitivity over previous nitrogen-vacancy and picoliter NMR studies. We demonstrate NMR spectroscopy of picoliter-volume solutions using a nanostructured diamond chip with dense, high-aspect-ratio nanogratings, enhancing the surface area by 15 times. The nanograting sidewalls are doped with nitrogen-vacancies located a few nanometers from the diamond surface to detect the NMR spectrum of roughly 1 pl of fluid lying within adjacent nanograting grooves. We perform 1H and 19F nuclear magnetic resonance spectroscopy at room temperature in magnetic fields below 50 mT. Using a solution of CsF in glycerol, we determine that 4 ± 2 × 1012 19F spins in a 1 pl volume can be detected with a signal-to-noise ratio of 3 in 1 s of integration. Nitrogen vacancy (NV) centres in diamond can be used for NMR spectroscopy, but increased sensitivity is needed to avoid long measurement times. Kehayias et al. present a nanostructured diamond grating with a high density of NV centres, enabling NMR spectroscopy of picoliter-volume solutions.
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DOI：
10.1073/pnas.0711505105
发表时间：
2008-02-19
影响因子：
11.1
作者：
Ledbetter, M. P.;Savukov, I. M.;Pines, A.
通讯作者：
Pines, A.
影响因子：
64.8
作者：
Li, H;Eddaoudi, M;Yaghi, OM
通讯作者：
Yaghi, OM
影响因子：
12.5
作者：
Loretz, M.;Boss, J. M.;Degen, C. L.
通讯作者：
Degen, C. L.
影响因子：
7.4
作者：
Krojanski, Hans Georg;Lambert, Joerg;Hergenroeder, Roland
通讯作者：
Hergenroeder, Roland
影响因子：
3.5
作者：
Ledbetter, Micah;Budker, Dmitry
通讯作者：
Budker, Dmitry