zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2022-89-6-807-814zhps-1168Research ArticleСтатьиВекторная магнитометрия с помощью одиночного комплекса NV–13C в алмазеVector Magnetometry Using a Single NV–13C Complex in DiamondНизовцевА. П.NizovtsevA. P.

Минск;

Москва

Minsk;

Moscow

a.nizovtsev@dragon.bas-net.byКукинН. С.KukinN. S.

Москва

Moscow

МурадоваА. Р.MuradovaA. R.

Москва

Moscow

СеменовП. А.SemenovP. A.

Москва

Moscow

СалказановА. Т.SalkazanovA. T.

Москва

Moscow

СмирноваМ. О.SmirnovaM. O.

Москва

Moscow

ПушкарчукА. Л.PushkarchukA. L.

Москва;

Минск

Moscow;

Minsk

ВасильевА. Н.VasilevA. N.

Москва

Moscow

КаргинН. И.KarginN. I.

Москва

Moscow

КилинС. Я.KilinS. Ya.

Минск

Minsk

Институт физики НАН Беларуси; Национальный исследовательский ядерный университет МИФИB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus; National Research Nuclear University MEPhIНациональный исследовательский ядерный университет МИФИNational Research Nuclear University MEPhIНациональный исследовательский ядерный университет МИФИ; Институт физико-органической химии НАН БеларусиNational Research Nuclear University MEPhI; Institute of Physical and Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202228112022896807814Copyright © Низовцев А.П., Кукин Н.С., Мурадова А.Р., Семенов П.А., Салказанов А.Т., Смирнова М.О., Пушкарчук А.Л., Васильев А.Н., Каргин Н.И., Килин С.Я., 20222022Низовцев А.П., Кукин Н.С., Мурадова А.Р., Семенов П.А., Салказанов А.Т., Смирнова М.О., Пушкарчук А.Л., Васильев А.Н., Каргин Н.И., Килин С.Я.Nizovtsev A.P., Kukin N.S., Muradova A.R., Semenov P.A., Salkazanov A.T., Smirnova M.O., Pushkarchuk A.L., Vasilev A.N., Kargin N.I., Kilin S.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1168

Предложен метод векторной магнитометрии, реализуемой с помощью одиночной спиновой системы NV–13С в алмазе, основанный на априорном знании характеристик сверхтонкого взаимодействия и наличии экспериментально измеренных положений линий в спектре оптически детектируемого магнитного резонанса такой системы. Метод экспериментально апробирован на системе NV–13C, в которой атом 13С расположен в третьей координационной сфере NV-центра.

A method of vector magnetometry, implemented using a single NV–13C spin system in a diamond, is proposed. The method is based on a priori knowledge of the hyperfine interaction characteristics and on the presence of experimentally measured line positions in the optically detectable magnetic resonance spectrum of such a system. The method was experimentally tested on the NV–13C system, in which the 13С atom is located in the third coordination sphere of the NV center.

комплекс NV–13Смагнитометрияспектр оптически детектируемого магнитного резонансаNV–13С complexmagnetometryoptically detectable magnetic resonance spectrumReferencesJ. P. Dowling, G. L. Milburn. Phil. Trans. R. Soc. London A, 361 (2003) 1655—1674J. P. Dowling, G. L. Milburn. Phil. Trans. R. Soc. London A, 361 (2003) 1655—1674W. P. Schleich, K. S. Ranade, C. Anton, M. Arndt,•M. Aspelmeyer, M. Bayer,•G. Berg, T. Calarco, H. Fuchs, E. Giacobino,•M. Grassl, P. Hänggi, W. M. Heckl, I. Hertel,•S. Huelga,•F. Jelezko, B. Keimer, J. P. Kotthaus,•G. Leuchs, N. Lütkenhaus,•U. Maurer, T. Pfau, M. B. Plnio, E. M. Rasel, O. Renn, C. Silberhorn, J. Schiedmayer, D. Schmitt-Landsiedel, K. Schönhammer, A. Ustinov, P. Walther, H. Weinfurter, E. Welzl, R. Wiesendanger, S. Wolf, A. Zeilinger, P. Zoller. Appl. Phys. B, 122 (2016) 130W. P. Schleich, K. S. Ranade, C. Anton, M. Arndt,•M. Aspelmeyer, M. Bayer,•G. Berg, T. Calarco, H. Fuchs, E. Giacobino,•M. Grassl, P. Hänggi, W. M. Heckl, I. Hertel,•S. Huelga,•F. Jelezko, B. Keimer, J. P. Kotthaus,•G. Leuchs, N. Lütkenhaus,•U. Maurer, T. Pfau, M. B. Plnio, E. M. Rasel, O. Renn, C. Silberhorn, J. Schiedmayer, D. Schmitt-Landsiedel, K. Schönhammer, A. Ustinov, P. Walther, H. Weinfurter, E. Welzl, R. Wiesendanger, S. Wolf, A. Zeilinger, P. Zoller. Appl. Phys. B, 122 (2016) 130J. J. L. Morton, B. W. Lovett. Annu. Rev. Cond. Matter Phys., 2 (2011) 189—212J. J. L. Morton, B. W. Lovett. Annu. Rev. Cond. Matter Phys., 2 (2011) 189—212J. R. Weber, W. F. Koehl, J. B. Varley, A. Janotti, B. B. Buckley, C. G. Van de Walle, D. D. Awschalom. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 107 (2010) 8513—8518J. R. Weber, W. F. Koehl, J. B. Varley, A. Janotti, B. B. Buckley, C. G. Van de Walle, D. D. Awschalom. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 107 (2010) 8513—8518D. Awschalom, L. Bassett, A. Dzurak, E. Hu, J. Petta. Science, 339 (2013) 1174—1179D. Awschalom, L. Bassett, A. Dzurak, E. Hu, J. Petta. Science, 339 (2013) 1174—1179D. D. Awschalom, R. Hanson, J. Wrachtrup, B. B. Zhou. Nat. Photon., 12 (2018) 516D. D. Awschalom, R. Hanson, J. Wrachtrup, B. B. Zhou. Nat. Photon., 12 (2018) 516M. W. Doherty, N. B. Manson, P. Delaney, F. Jelezko, J. Wrachtrup, L. C. L. Hollenberg. Phys. Rep., 528, N 1 (2013) 1—45M. W. Doherty, N. B. Manson, P. Delaney, F. Jelezko, J. Wrachtrup, L. C. L. Hollenberg. Phys. Rep., 528, N 1 (2013) 1—45V. V. Dobrovitski, G. D. Fuchs, A. L. Falk, C. Santori, D. D. Awschalom. Annu. Rev. Cond. Matter Phys., 4, N 1 (2013) 23—50V. V. Dobrovitski, G. D. Fuchs, A. L. Falk, C. Santori, D. D. Awschalom. Annu. Rev. Cond. Matter Phys., 4, N 1 (2013) 23—50P. Neumann, J. Wrachtrup. Optical Engineering of Diamond, Weinheim, Germany, Wiley-VCH, Wiley (2013) 277P. Neumann, J. Wrachtrup. Optical Engineering of Diamond, Weinheim, Germany, Wiley-VCH, Wiley (2013) 277L. Rondin, J.-P. Tetienne, T. Hingant, J.-F. Roch, P. Maletinsky, V. Jacques. Rep. Prog. Phys., 77, 2014056503L. Rondin, J.-P. Tetienne, T. Hingant, J.-F. Roch, P. Maletinsky, V. Jacques. Rep. Prog. Phys., 77, 2014056503R. Schirhagl, K. Chang, M. Loretz, Ch. L. Degen. Annu. Rev. Phys. Chem., 65 (2014) 83—105R. Schirhagl, K. Chang, M. Loretz, Ch. L. Degen. Annu. Rev. Phys. Chem., 65 (2014) 83—105P. F. Wang, Z. H. Yuan, P. Huang, X. Rong, M. Q. Wang, X. K. Xu, C. K. Duan, C. Y. Ju, F. Z. Shi, J. F. Du. Nat. Commun., 6 (2015) 6631P. F. Wang, Z. H. Yuan, P. Huang, X. Rong, M. Q. Wang, X. K. Xu, C. K. Duan, C. Y. Ju, F. Z. Shi, J. F. Du. Nat. Commun., 6 (2015) 6631N. Y. Xu, F. J. Jiang, Y. Tian, J. F. Ye, F. Z. Shi, H. J. Lv, Y. Wang, J. Wrachtrup, J. F. Du. Phys. Rev. B, 93 (2016) 161117N. Y. Xu, F. J. Jiang, Y. Tian, J. F. Ye, F. Z. Shi, H. J. Lv, Y. Wang, J. Wrachtrup, J. F. Du. Phys. Rev. B, 93 (2016) 161117C. L. Degen. Appl. Phys. Lett., 92 (2008) 2431C. L. Degen. Appl. Phys. Lett., 92 (2008) 2431K. R. K. Rao, D. Suter. Phys. Rev. B, 94, N 6 (2016) 060101K. R. K. Rao, D. Suter. Phys. Rev. B, 94, N 6 (2016) 060101F.-J. Jiang, J.-F. Ye, Z. Jiao, J. Jiang, K. Ma, X. Yan, H. Lv. Chin. Phys. B, 27, N 5 (2018) 057601F.-J. Jiang, J.-F. Ye, Z. Jiao, J. Jiang, K. Ma, X. Yan, H. Lv. Chin. Phys. B, 27, N 5 (2018) 057601F.-J. Jiang, J.-F. Ye, Z. Jiao, J. Jiang, K. Ma, X.-H. Yan, H.-J. Lv. Chin. Phys. B, 27, N 5 (2018) 057602F.-J. Jiang, J.-F. Ye, Z. Jiao, J. Jiang, K. Ma, X.-H. Yan, H.-J. Lv. Chin. Phys. B, 27, N 5 (2018) 057602A. P. Nizovtsev, S. Ya. Kilin, A. L. Pushkarchuk, V. A. Pushkarchuk, S. A. Kuten, O. A. Zhikol, S. Schmitt, T. Unden, F. Jelezko. New J. Phys., 20, N 2 (2018) 023022A. P. Nizovtsev, S. Ya. Kilin, A. L. Pushkarchuk, V. A. Pushkarchuk, S. A. Kuten, O. A. Zhikol, S. Schmitt, T. Unden, F. Jelezko. New J. Phys., 20, N 2 (2018) 023022Д. А. Варшалович, А. Н. Москалев, В. К. Херсонский. Квантовая теория углового момента, Ленинград, Наука (1975)Д. А. Варшалович, А. Н. Москалев, В. К. Херсонский. Квантовая теория углового момента, Ленинград, Наука (1975)D. Suter, F. Jelezko. Prog. Nucl. Magn. Res. Spectrosc., 98-99 (2017) 50—62D. Suter, F. Jelezko. Prog. Nucl. Magn. Res. Spectrosc., 98-99 (2017) 50—62L. Childress, J. McIntyre. Phys. Rev. A, 82 (2010) 033839L. Childress, J. McIntyre. Phys. Rev. A, 82 (2010) 033839J. M. Boss, K. Cujia, J. Zopes, C. L. Degen. Science, 356 (2017) 837—840J. M. Boss, K. Cujia, J. Zopes, C. L. Degen. Science, 356 (2017) 837—840S. Schmitt, T. Gefen, F. M. Stürner, T. Unden, G. Wolff, C. Müller, J. Scheuer, B. Naydenov, M. Markham, S. Pezzagna, J. Meijer, I. Schwarz, M. Plenio, A. Retzker, L. P. McGuinness, F. Jelezko. Science, 356 (2017) 832—837S. Schmitt, T. Gefen, F. M. Stürner, T. Unden, G. Wolff, C. Müller, J. Scheuer, B. Naydenov, M. Markham, S. Pezzagna, J. Meijer, I. Schwarz, M. Plenio, A. Retzker, L. P. McGuinness, F. Jelezko. Science, 356 (2017) 832—837J. Zopes, K. S. Cujia, K. Sasaki, J. M. Boss, K. M. Itoh, C. L. Degen. Nat. Commun., 9 (2018) 4678J. Zopes, K. S. Cujia, K. Sasaki, J. M. Boss, K. M. Itoh, C. L. Degen. Nat. Commun., 9 (2018) 4678J. Zopes, K. Herb, K. S. Cujia, C. L. Degen. Phys. Rev. Lett.,121 (2018) 170801J. Zopes, K. Herb, K. S. Cujia, C. L. Degen. Phys. Rev. Lett.,121 (2018) 170801M. H. Abobeih, J. Randall, C. E. Bradley, H. P. Bartling, M. A. Bakker, M. J. Degen, M. Markham, D. J. Twitchen, T. H. Taminiau. Nature, 576, N 19 (2019) 411—415M. H. Abobeih, J. Randall, C. E. Bradley, H. P. Bartling, M. A. Bakker, M. J. Degen, M. Markham, D. J. Twitchen, T. H. Taminiau. Nature, 576, N 19 (2019) 411—415H. Oh, J. Yun, M. H. Abobeih, K. Hoon Jung, K. Kim, T. H. Taminiau, D. Kim. Sci. Rep., 10 (2020) 14884H. Oh, J. Yun, M. H. Abobeih, K. Hoon Jung, K. Kim, T. H. Taminiau, D. Kim. Sci. Rep., 10 (2020) 14884

The authors declare that there are no conflicts of interest present.