EQUATE チームはナノスケールをより深く理解するためのプロセスを開発します

2023 年 7 月 17 日 · 5 分で読めます

同じ研究者が多く所属する学際的なチームのペアは、科学者がナノスケールをより深く洞察し、量子領域の可能性を活用できるプロセスを開発しています。

この 2 つのプロジェクトはそれぞれ、5 月の同じ週に権威ある研究雑誌に論文が掲載されており、ネブラスカ大学リンカーン大学のいくつかの学部 (機械工学、材料工学、電気工学、コンピューター工学、化学、物理学、天文学) の教員および大学院生の研究者が参加しています。

「学際的なアプローチは、プロジェクトの成功に不可欠な 1 つの側面に全員が集中できるため、これらのプロジェクトに有効です」と、機械材料工学の助教授であり、両チームの研究者であるアブデルガニ・ララウィ氏は述べています。 「これらのプロジェクトは、量子研究の可能性を前進させています。」

ACS Nano の 5 月 9 日版では、著者らが、個々の鉄-トリアゾール スピン クロスオーバー ナノロッドとナノ粒子クラスターの磁気特性を研究するために、窒素空孔に基づく磁力測定を使用した新しい技術を詳しく説明した論文を特集しました。

これらの磁性分子に関するこれまでの研究は主にバルク形式（溶液または粉末）で行われていたため、弱い漂遊磁気信号により個々の磁性分子の挙動を研究することが困難でした。 研究者らは、超高感度量子センサーをドープしたダイヤモンド基板上に鉄トリアゾールナノ粒子をドロップキャストした。 緑色光のビームが基板を横切って照射されると、NV はナノロッドとナノ粒子の存在下でさまざまな速度で赤色光の蛍光を発します。 この蛍光の変化によりその領域が照らされ、超高解像度カメラが、印加された磁場、マイクロ波周波数、および温度の関数として、個々のナノ粒子レベルで鉄-トリアゾールのスピンを追跡できるようになります。

ララウイ氏は、この技術により画像処理能力が人間の髪の毛のおよそ5,000分の1である20ナノメートル未満に向上し、おそらく感度が10ナノメートル程度まで向上することが研究チームの研究で示されたと述べた。

ララウイ氏によると、「熱スイッチ」と「永久磁石」を使うことで、研究チームは個々のナノロッドのスピン状態を制御し、磁性のレベルとナノロッドが作り出す漂遊磁場の両方を制御することができたという。 これらの漂遊磁場は非常に弱いため、磁力顕微鏡などの従来の技術を使用して測定することがさらに困難になります。

「どんな分子にも磁性を持つ鉄などの遷移金属を含む成分があり、それらの成分のスピンは温度に応じて異なる挙動を示す」とララウイ氏は述べた。 「より低い温度では、スピンは互いに打ち消し合うため磁気信号がありません。

「これは、温度と磁場だけでなく、磁性分子のスピンを切り替える方法で印加される電圧によっても制御できます。」

ララウィ氏は、NV技術によりナノメートルスケールでの未踏の磁気現象や物理現象の研究が可能になり、量子センシング、分子スピンエレクトロニクス、ウイルス学や脳科学研究などの医学分野のブレークスルーにつながる可能性が高いと述べた。

このチームには以下が含まれます:

ネブラスカ州の教員: アブデルガニ・ララウィ、機械および材料工学の助教授。 レベッカ・ライ、化学准教授。 Sy-Hwang Liou、物理学および天文学教授。 インシェン・グオ、化学助教授。 そしてラトビア大学のイリヤ・フェシェンコ氏。

ネブラスカ州の大学院生: Suvechhya Lamichhane、物理学と天文学。 ケイリー・マクエルヴィーン、化学。 アダム・エリクソンとルパック・ティマルシーナ、機械および材料工学。 化学博士研究員Shuo Sun氏。

2 番目のチームの研究者は、新興の極薄ホスト材料を使用して、単一光子エミッターの輝度を 200% 増加させました。 彼らの論文は、Advanced Optical Materials の 5 月 3 日版に掲載されました。