国際科学共同研究により原子世界のための量子センサーを開発(Quantum Sensor for the Atomic World Developed through International Scientific Collaboration)

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2024-07-25 韓国基礎科学研究院(IBS)

韓国のQNSとドイツの研究所が協力して、原子レベルの微細な磁場を検出できる量子センサーを開発しました。このセンサーは、単一分子を用いることで高い空間分解能を実現し、従来の欠陥ベースのセンサーとは異なり、物質の最も基本的なレベルを探ることが可能です。QNSの先進的な装置と手法を用いたこの研究は、量子材料のMRIのようなツールを提供し、新しい材料の設計や分子システムの探査に革命をもたらします。この成果はNature Nanotechnology誌に発表されました。

<関連情報>

原子スケールの電場・磁場の量子センサー A quantum sensor for atomic-scale electric and magnetic fields

Taner Esat,Dmitriy Borodin,Jeongmin Oh,Andreas J. Heinrich,F. Stefan Tautz,Yujeong Bae & Ruslan Temirov
Nature Nanotechnology  Published:25 July 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-024-01724-z

国際科学共同研究により原子世界のための量子センサーを開発(Quantum Sensor for the Atomic World Developed through International Scientific Collaboration)

Abstract

The detection of faint magnetic fields from single-electron and nuclear spins at the atomic scale is a long-standing challenge in physics. While current mobile quantum sensors achieve single-electron spin sensitivity, atomic spatial resolution remains elusive for existing techniques. Here we fabricate a single-molecule quantum sensor at the apex of the metallic tip of a scanning tunnelling microscope by attaching Fe atoms and a PTCDA (3,4,9,10-perylenetetracarboxylic-dianhydride) molecule to the tip apex. We address the molecular spin by electron spin resonance and achieve ~100 neV resolution in energy. In a proof-of-principle experiment, we measure the magnetic and electric dipole fields emanating from a single Fe atom and an Ag dimer on an Ag(111) surface with sub-angstrom spatial resolution. Our method enables atomic-scale quantum sensing experiments of electric and magnetic fields on conducting surfaces and may find applications in the sensing of spin-labelled biomolecules and of spin textures in quantum materials.

1700応用理学一般
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