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從生物學(xué)領(lǐng)域的到物理學(xué)領(lǐng)域，顯微成像使我們對(duì)世界有了更多的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而推動(dòng)了科學(xué)的進(jìn)步。現(xiàn)在，隨著自旋電子學(xué)和微型磁性器件的出現(xiàn)，越來越需要在納米尺度上成像以檢測(cè)物質(zhì)的量子特性，例如電子自旋、鐵磁體中的磁疇結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)體中的磁渦旋。

金剛石中的氮空位(NV)對(duì)可以與原子力顯微鏡（AFM）結(jié)合以完成局部磁成像，并且可以在室溫和壓力下工作。然而，制造這些探針通常涉及復(fù)雜的技術(shù)，無法對(duì)探針的形狀和大小進(jìn)行太多控制。

在新研究中，日本高級(jí)科學(xué)技術(shù)研究所的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)解決了這個(gè)問題。他們使用結(jié)合激光切割和聚焦離子束 (FIB) 的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金剛石探針形狀的高度控制。

首先，該團(tuán)隊(duì)通過將氮離子注入到大塊金剛石中來創(chuàng)建 NV 中心。接下來，他們對(duì)相反的表面進(jìn)行了拋光處理，并使用激光切割技術(shù)生產(chǎn)了多個(gè)棒狀部件。然后，他們將其中一根金剛石棒連接到 AFM 探針的尖端，并使用 FIB 處理將金剛石棒的前表面變成最終的探針形狀。

最后，該團(tuán)隊(duì)使用探針，對(duì)磁帶中的周期性磁疇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了成像。研究人員認(rèn)為，這種新的方法將拓寬量子成像探針的適用性。而量子測(cè)量和傳感技術(shù)，有望在未來徹底變革支持社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)。

該研究論文題為“Scanning diamond NV center magnetometer probe fabricated by laser cutting and focused ion beam milling”，已發(fā)表在Journal of Applied Physics上。

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