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國(guó)儀量子

木蟲(chóng) (小有名氣)

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[資源] 基于量子精密測(cè)量的科學(xué)儀器——從系綜到單自旋

第十五屆中國(guó)科學(xué)儀器發(fā)展年會(huì)（accsi2021）暨量子精密測(cè)量發(fā)展論壇現(xiàn)場(chǎng)，國(guó)儀量子高級(jí)應(yīng)用工程師代映秋帶來(lái)《基于量子精密測(cè)量的科學(xué)儀器——從系綜到單自旋》的報(bào)告，介紹了電子順磁共振譜儀及量子鉆石單自旋譜儀兩款高端科學(xué)儀器的產(chǎn)品特性、工作原理及其應(yīng)用場(chǎng)景。

講師簡(jiǎn)介

代映秋，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士。主要研究方向?yàn)榇殴舱褡V儀的研制及應(yīng)用研究。現(xiàn)任國(guó)儀量子高級(jí)應(yīng)用工程師。

報(bào)告精彩看點(diǎn)

電子順磁共振波譜技術(shù)是一種研究含有未成對(duì)電子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)以及空間分布的譜學(xué)方法，能夠提供原位和無(wú)損的電子自旋、軌道和原子核等微觀尺度的信息。代映秋在報(bào)告中介紹了國(guó)儀電子順磁共振譜儀的技術(shù)原理及其應(yīng)用。電子自旋磁共振技術(shù)能夠用來(lái)準(zhǔn)確、快速和無(wú)破壞性地獲取物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)上的信息，也是目前最直接、最靈敏的觀測(cè)自由基的手段，在物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等多個(gè)前沿科學(xué)領(lǐng)域研究都具有廣泛應(yīng)用。

關(guān)于電子順磁共振譜儀

電子順磁共振 (electron paramagnetic resonance， epr) 波譜技術(shù)是一種研究含有未成對(duì)電子物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及動(dòng)力學(xué)等信息的譜學(xué)方法，能夠提供原位和無(wú)損的電子自旋、軌道和原子核等微觀尺度的信息。

當(dāng)含有未成對(duì)電子的物質(zhì)置于靜磁場(chǎng)中時(shí)，如果對(duì)樣品施加一定頻率的電磁波信號(hào)，會(huì)觀測(cè)到物質(zhì)對(duì)電磁波能量的發(fā)射或者吸收。

通過(guò)對(duì)電磁波信號(hào)的變化規(guī)律進(jìn)行分析，可以簡(jiǎn)析出電子以及其周圍環(huán)境的特性，從而可以進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析以及其他應(yīng)用。含有未成對(duì)電子的物質(zhì)分布廣泛，如孤立單原子、導(dǎo)體、磁性分子、過(guò)渡金屬離子、稀土離子、離子團(tuán)簇、摻雜材料、缺陷材料、生物自由基、金屬蛋白等；許多物質(zhì)本身不含有未成對(duì)電子，在受到光激發(fā)后會(huì)產(chǎn)生未成對(duì)電子。因此電子順磁共振技術(shù)廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、材料、工業(yè)等領(lǐng)域。

關(guān)于量子鉆石單自旋譜儀

量子鉆石單自旋譜儀是一臺(tái)以 nv 色心自旋磁共振為原理的量子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該譜儀通過(guò)控制光、電、磁等基本物理量，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆石中氮—空位（nv 色心）發(fā)光缺陷的自旋進(jìn)行量子操控與讀出，與傳統(tǒng)順磁共振、核磁共振相比，具有初態(tài)是量子純態(tài)、自旋量子相干時(shí)間長(zhǎng)、量子操控能力強(qiáng)大、量子塌縮測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

量子鉆石單自旋譜儀具有超高靈敏度與納米級(jí)超高分辨率，可以完成單分子、單細(xì)胞的微觀磁共振譜學(xué)和成像，同時(shí)可以運(yùn)行在室溫大氣條件下，對(duì)于生物樣品有良好的兼容性。該譜儀具備高保真度量子自旋態(tài)調(diào)控技術(shù)，通過(guò)自主研發(fā)的 50 ps 時(shí)間精度脈沖發(fā)生器以及寬帶高功率微波調(diào)制器件，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自旋低噪聲、高效、快速的量子相干操控。與譜儀配套的高智能化控制與信號(hào)采集軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)光路調(diào)節(jié)、自動(dòng)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)以及長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)人值守自動(dòng)測(cè)樣實(shí)驗(yàn)，是科研實(shí)驗(yàn)的最好搭檔。

關(guān)于量子鉆石原子力顯微鏡

量子鉆石原子力顯微鏡（qdafm）是基于 nv 色心和 afm 掃描成像技術(shù)的量子精密測(cè)量?jī)x器。通過(guò)對(duì)鉆石中氮—空位（nv）色心發(fā)光缺陷的自旋進(jìn)行量子操控與讀出，可實(shí)現(xiàn)磁學(xué)性質(zhì)的定量無(wú)損成像，具有納米級(jí)的高空間分辨率以及單個(gè)自旋的超高探測(cè)靈敏度，是研究材料磁學(xué)性質(zhì)的新利器，在磁疇成像、二維材料、拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)、超導(dǎo)磁學(xué)、細(xì)胞成像等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

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2021-05-11 11:31:43, 2.66 M

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1樓 2021-05-11 11:31:49

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