Mikroskop für Einzel-Spin-Detektion

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 217676181

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Mikroskop für Einzel Spin Detektion wurde im Jahren 2013-2018 für zahlreiche Experimente auf dem Gebiet der Quantentechnologien eingesetzt, insbesondere für Quanten-Sensing und Quanteninformation. Das Gerät wurde in Projekten genutzt, die von der DFG ( FOR 1493), der VolkswagenStiftung und der EU (Horizon 2020, ERC) gefördert sind. Die Verwendung der Mittel ist ausschließlich für Grundlagenforschung und nicht für Auftragsforschung erfolgt. Unser Team war in der Lage, ultrasensitive NMR-Experimente zu realisieren, die durch einfarbige Zentren ermöglicht wurden. Dazu gehören NMR und EPR-Experimente mit Einzelspinnempfindlichkeit, ein neuer Ansatz für die Diamantsensorik mit Quantenfehlerkorrektur und hochauflösende Quantensensorik. Alle Experimente wurden mit dem Single Spin Mikroskop durchgeführt. Die Kombination aus konfokalem/AFM-Mikroskop ermöglichte es, NV-Zentren in Diamant-Nanokristallen zu charakterisieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2013). "Detecting and Polarizing Nuclear Spins with Double Resonance on a Single Electron Spin.” Physical Review Letters 111(6)
  London, P., J. Scheuer, J. M. Cai, I. Schwarz, A. Retzker, M. B. Plenio, M. Katagiri, T. Teraji, S. Koizumi, J. Isoya, R. Fischer, L. P. McGuinness, B. Naydenov and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.067601)
• (2013). "Detection of a Few Metallo-Protein Molecules Using Color Centers in Nanodiamonds." Nano Letters 13(7): 3305-3309
  Ermakova, A., G. Pramanik, J. M. Cai, G. Algara-Siller, U. Kaiser, T. Weil, Y. K. Tzeng, H. C. Chang, L. P. McGuinness, M. B. Plenio, B. Naydenov and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/nl4015233)
• (2014). "Multiple intrinsically identical single-photon emitters in the solid state." Nature Communications 5
  Rogers, L. J., K. D. Jahnke, T. Teraji, L. Marseglia, C. Muller, B. Naydenov, H. Schauffert, C. Kranz, J. Isoya, L. P. McGuinness and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms5739)
• Nuclear magnetic resonance spectroscopy with single spin sensitivity. Nature Communications, 2014. 5
  Muller, C., X. Kong, J.M. Cai, K. Melentijevic, A. Stacey, M. Markham, D. Twitchen, J. Isoya, S. Pezzagna, J. Meijer, J.F. Du, M.B. Plenio, B. Naydenov, L.P. McGuinness, and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms5703)
• Nuclear magnetic resonance spectroscopy with single spin sensitivity. Nature Communications, 2014. 5
  Muller, C., X. Kong, J.M. Cai, K. Melentijevic, A. Stacey, M. Markham, D. Twitchen, J. Isoya, S. Pezzagna, J. Meijer, J.F. Du, M.B. Plenio, B. Naydenov, L.P. McGuinness, and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms5703)
• Fluorescent Nanodiamond-Gold Hybrid Particles for Multimodal Optical and Electron Microscopy Cellular Imaging. Nano Letters, 2016. 16(10): p. 6236-6244
  Liu, W.N., B. Naydenov, S. Chakrabortty, B. Wuensch, K. Hubner, S. Ritz, H. Colfen, H. Barth, K. Koynov, H.Y. Qi, R. Leiter, R. Reuter, J. Wrachtrup, F. Boldt, J. Scheuer, U. Kaiser, M. Sison, T. Lasser, P. Tinnefeld, F. Jelezko, P. Walther, Y.Z. Wu, and T. Weil
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b02456)
• Nanodiamonds carrying silicon-vacancy quantum emitters with almost lifetime-limited linewidths New Journal of Physics, 2016. 18
  Jantzen, U., A.B. Kurz, D.S. Rudnicki, C. Schafermeier, K.D. Jahnke, U.L. Andersen, V.A. Davydov, V.N. Agafonov, A. Kubanek, L.J. Rogers, and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/7/073036)
• Quantum Metrology Enhanced by Repetitive Quantum Error Correction. Physical Review Letters, 2016. 116(23)
  Unden, T., P. Balasubramanian, D. Louzon, Y. Vinkler, M.B. Plenio, M. Markham, D. Twitchen, A. Stacey, I. Lovchinsky, A.O. Sushkov, M.D. Lukin, A. Retzker, B. Naydenov, L.P. McGuinness, and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.230502)
• (2017). "Silicon-Vacancy Spin Qubit in Diamond: A Quantum Memory Exceeding 10 ms with Single-Shot State Readout." Physical Review Letters 119(22)
  Sukachev, D. D., A. Sipahigil, C. T. Nguyen, M. K. Bhaskar, R. E. Evans, F. Jelezko and M. D. Lukin
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.223602)
• (2017). "Submillihertz magnetic spectroscopy performed with a nanoscale quantum sensor." Science 356(6340): 832-836
  Schmitt, S., T. Gefen, F. M. Sturner, T. Unden, G. Wolff, C. Muller, J. Scheuer, B. Naydenov, M. Markham, S. Pezzagna, J. Meijer, I. Schwarz, M. B. Plenio, A. Retzker, L. P. McGuinness and F. Jelezko
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1126/science.aam5532)