Nuclear magnetic resonance spectroscopy with single spin sensitivity.
Nuclear magnetic resonance spectroscopy with single spin sensitivity.
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DOI：
10.1038/ncomms5703
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发表时间：
2014-08-22
影响因子：
16.6
通讯作者：
Jelezko, F.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mueller, C.;Kong, X.;Cai, J. -M.;Melentijevic, K.;Stacey, A.;Markham, M.;Twitchen, D.;Isoya, J.;Pezzagna, S.;Meijer, J.;Du, J. F.;Plenio, M. B.;Naydenov, B.;McGuinness, L. P.;Jelezko, F.
在单分子或单核自旋的极限灵敏度下的核磁共振波谱和磁共振成像需要全新的检测策略。当传感器和样品自旋之间的相互作用主导所有其他相互作用时，强耦合机制就是这样一种策略。在这一体制下，允许对完全未极化的原子核进行经典禁止的探测，这超出了磁化强度的统计波动。在这里，我们实现了一个原子(氮空位)传感器和样品核之间的强耦合，以对四个29Si自旋进行核磁共振。我们利用钻石原子传感器产生的场梯度，与压缩传感相结合，实现成像协议，使单个原子核能够以埃斯特罗姆精度定位。在环境条件下实现的信噪比允许在几秒钟内实现单核自旋灵敏度。核磁共振光谱学是一种强大的技术，可以通过样品中的某些原子的磁性来识别它们的存在。Müler等人。现在，通过测量钻石表面附近的单个核自旋，将这一概念发挥到极致。
Nuclear magnetic resonance spectroscopy and magnetic resonance imaging at the ultimate sensitivity limit of single molecules or single nuclear spins requires fundamentally new detection strategies. The strong coupling regime, when interaction between sensor and sample spins dominates all other interactions, is one such strategy. In this regime, classically forbidden detection of completely unpolarized nuclei is allowed, going beyond statistical fluctuations in magnetization. Here we realize strong coupling between an atomic (nitrogen–vacancy) sensor and sample nuclei to perform nuclear magnetic resonance on four 29Si spins. We exploit the field gradient created by the diamond atomic sensor, in concert with compressed sensing, to realize imaging protocols, enabling individual nuclei to be located with Angstrom precision. The achieved signal-to-noise ratio under ambient conditions allows single nuclear spin sensitivity to be achieved within seconds. Nuclear magnetic resonance spectroscopy is a powerful technique that can identify the presence of certain atoms in a sample by their magnetic properties. Müller et al. now take this concept to its ultimate limit by measuring individual nuclear spins near the surface of diamond.
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影响因子：
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作者：
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