量子钻石原子力显微镜

QDAFM是一台基于NV色心和AFM扫描成像技术的量子精密测量仪器。通过对钻石中氮—空位(NV)色心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出,可实现磁学性质的定量无损成像,具有纳米级的高空间分辨以及单个自旋的超高探测灵敏度,是研究材料磁学性质的新利器,在磁畴成像、二维材料、拓扑磁结构、超导磁学、细胞成像等领域有着广泛应。

最先进的钻石量子探针制备技术
定量无损的磁学成像
超高空间分辨率
超高磁场分辨率灵敏度达到1μT/√Hz
兼容室温大气与低温真空测量环境
50 ps高精度时序控制
               
应用领域
细胞原位成像
在细胞原位实现纳米级分子成像是生物学研究的重要手段。在众多成像技术中,磁共振成像技术能够快速、无破坏地获取样品体内的自旋分布图像,已经广泛应用在多个科学领域中。特别是在临床医学中,因其对生物体几乎无损伤,对疾病的机理研究、诊断和治疗起着重要的作用。然而,传统的磁共振成像技术使用磁感应线圈作为传感器,空间分辨率极限在微米以上,无法进行细胞内分子尺度的成像。利用QDAFM的高空间分辨率特性,研究人员观测到了细胞内部存在于细胞器中的铁蛋白,分辨率达到了10纳米。
参考文献:
Wang, P. et al. Nanoscale magnetic imaging of ferritins in a single cell. Science advances 5, 8038 (2019).
       
拓扑磁结构表征
磁性斯格明子是具有拓扑保护性质的纳米尺度涡旋磁结构。磁性斯格明子展现出丰富新奇的物理学特性,为研究拓扑自旋电子学提供了新的平台,在未来高密度、低能耗、非易失性计算和存储器件中也具有潜在应用。但是室温下单个斯格明子的探测在实验上仍具有挑战性。QDAFM的高灵敏度和高分辨率特点,是解决这一难题的有力工具,通过杂散场测量可重构出斯格明子的磁结构。
参考文献:
Dovzhenko, Y. et al. Magnetostatic twists in room-temperature skyrmions explored by nitrogen-vacancy center spin texture reconstruction. Nature Communications 9, 2712 (2018).
超导磁成像
对超导体及其涡旋的微观尺度研究,能够 为理解超导机理提供重要信息。利用 CQDAFM,可以对超导体的磁涡旋进行定量的 成像研究,并扩展到众多低温凝聚态体系的磁性测量。
参考文献:
Thiel, L. et al. Quantitative nanoscale vortex imaging using a cryogenic quantum magnetomete .Nature Nanotechnology.11,677-681(2016).
固态物质磁成像
低温下许多固态物质表现出不寻常的磁序。NV色心的高灵敏特性覆盖了从低温到室温以上的温度范围。CQDAFM 可实现当前凝聚态体系中无法实现的纳米尺度磁成像,对于研究低温下固态物质的磁相转变很有帮助,同时也能兼容超导体的机理研究。
参考文献:
M. Pelliccione et al. Scanned probe imaging of nanoscale magnetism at cryogenic temperatures with a single-spin quantum sensor. Nature Nanotechnology. 11, 700(2016)
产品参数
指标名称
参数
扫描探针频率
32KHz
兼容探针类型
Akiyama探针,金刚石探针
AFM 扫描范围
80×80 μm2
共聚焦扫描范围
80×80 μm2
镜头数值孔径
0.7
磁成像空间分辨率
10 nm
磁探测灵敏度
1 uT/(Hz1/2)
单NV色心计数
100 kc/s
微波
0.7 - 4.0 GHz
脉冲控制精度
50 ps
磁场
10 - 500 Gauss
指标名称
参数
扫描探针频率
32 KHz
AFM 扫描模式
Tapping
镜头参数
低温复消色差物镜,NA=0.82
磁成像空间分辨率
10 nm
磁探测灵敏度
1 uT/(Hz1/2)
微波
0.7-4 GHz
脉冲控制精度
50 ps
磁场
10-500 Gauss
工作温度
4 K-300 K
真空度
10-6mbar以上
4K300K
AFM粗调范围
5*5*5mm                    5*5*5mm
AFM细调扫描范围
10*10*10μm                    40*40*20μm
AFM细调扫描分辨率
0.1 nm                    0.1nm
           

量子钻石原子力显微镜

QDAFM

QDAFM是一台基于NV色心和AFM扫描成像技术的量子精密测量仪器。通过对钻石中氮—空位(NV)中心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出,可实现磁学性质的定量无损成像,具有纳米级的高空间分辨以及单个自旋的超高探测灵敏度,是研究材料磁学性质的新利器,在磁畴成像、二维材料、拓扑磁结构、超导磁学、细胞成像等领域有着广泛应。

最先进的钻石量子探针制备技术
定量无损的磁学成像
超高空间分辨率
超高磁场分辨率灵敏度                达到1μT/Hz
兼容室温大气与低温真空测量环境
50 ps高精度时序控制
应用领域
细胞原位成像
在细胞原位实现纳米级分子成像是生物学研究的重要手段。在众多成像技术中,磁共振成像技术能够快速、无破坏地获取样品体内的自旋分布图像,已经广泛应用在多个科学领域中。特别是在临床医学中,因其对生物体几乎无损伤,对疾病的机理研究、诊断和治疗起着重要的作用。然而,传统的磁共振成像技术使用磁感应线圈作为传感器,空间分辨率极限在微米以上,无法进行细胞内分子尺度的成像。利用QDAFM的高空间分辨率特性,研究人员观测到了细胞内部存在于细胞器中的铁蛋白,分辨率达到了10纳米。
参考文献:
Wang, P. et al. Nanoscale magnetic imaging of ferritins in a single cell. Science advances 5, 8038 (2019).
       
拓扑磁结构表征
磁性斯格明子是具有拓扑保护性质的纳米尺度涡旋磁结构。磁性斯格明子展现出丰富新奇的物理学特性,为研究拓扑自旋电子学提供了新的平台,在未来高密度、低能耗、非易失性计算和存储器件中也具有潜在应用。但是室温下单个斯格明子的探测在实验上仍具有挑战性。QDAFM的高灵敏度和高分辨率特点,是解决这一难题的有力工具,通过杂散场测量可重构出斯格明子的磁结构。
参考文献:
Dovzhenko, Y. et al. Magnetostatic twists in room-temperature skyrmions explored by nitrogen-vacancy center spin texture reconstruction. Nature Communications 9, 2712 (2018).
超导磁成像
对超导体及其涡旋的微观尺度研究,能够 为理解超导机理提供重要信息。利用 CQDAFM,可以对超导体的磁涡旋进行定量的 成像研究,并扩展到众多低温凝聚态体系的磁性测量。
参考文献:
Thiel, L. et al. Quantitative nanoscale vortex imaging using a cryogenic quantum magnetomete .Nature                Nanotechnology.11,677-681(2016).
固态物质磁成像
低温下许多固态物质表现出不寻常的磁序。NV色心的高灵敏特性覆盖了从低温到室温以上的温度范围。CQDAFM 可实现当前凝聚态体系中无法实现的纳米尺度磁成像,对于研究低温下固态物质的磁相转变很有帮助,同时也能兼容超导体的机理研究。
参考文献:
M. Pelliccione et al. Scanned probe imaging of nanoscale magnetism at cryogenic temperatures with a single-spin quantum sensor. Nature Nanotechnology. 11, 700(2016)
产品参数
指标名称
参数
扫描探针频率
32 KHz
兼容探针类型
Akiyama探针,金刚石探针
AFM 扫描范围
80×80 μm2
共聚焦扫描范围
80×80 μm2
镜头数值孔径
0.7
磁成像空间分辨率
10 nm
磁探测灵敏度
1 uT/(Hz1/2)
单NV色心计数
100 kc/s
微波
0.7 - 4.0 GHz
脉冲控制精度
50 ps
磁场
10 - 500 Gauss
指标名称
参数
扫描探针频率
32 KHz
AFM 扫描模式
Tapping
镜头参数
低温复消色差物镜,NA=0.82
磁成像空间分辨率
10 nm
磁探测灵敏度
1 uT/(Hz1/2)
微波
0.7-4 GHz
脉冲控制精度
50 ps
磁场
10-500 Gauss
工作温度
4 K-300 K
真空度
10-6mbar以上
4K300K
AFM粗调范围
5*5*5 mm                5*5*5 mm
AFM细调扫描范围
10*10*10 μm                40*40*20 μm
AFM细调扫描分辨率
0.1 nm                0.1 nm
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